江汉-洞庭盆地地震精定位及活动性特征

利用江汉-洞庭盆地及其周缘有历史记载以来至2021年的地震资料,分析地震时空特征,通过双差定位法对788个地震进行精定位,获得深部地质构造与地震的关系,并采用P波初动法计算ML≥2.8地震的震源机制解,分析区域构造应力场特征。结果表明,地震在空间上分布较为不均,盆地边界地震活动性强于盆地内部,在时间上地震活动存在明显的平静与活跃交替的周期性规律;精定位后的地震在宁乡、石门、远安-当阳、南漳-荆门和鄂州-黄石等5个地区呈NW和NE向丛集条带状分布,且这些地区的地震成因与断裂构造活动密切相关;盆地震源机制解以逆断型为主,P轴优势方位为近EW向,倾伏角近水平,T轴方位以近SN和NE向为主,倾伏角较高。印度洋板块与欧亚板块碰撞导致青藏高原内部形成近EW向拉张应力场,对江汉-洞庭盆地产生东向推挤,加之菲律宾海板块NWW向和太平洋板块西向俯冲运动,导致江汉-洞庭盆地形成近EW向挤压的应力场格局,使得区域断裂构造易发生垂直差异运动,进而导致江汉-洞庭盆地及其周缘地震的孕育和发生。

江汉洞庭盆地及邻区晚中生—新生代以来的构造变形

本文利用构造分析结果、震源机制解和现场应力测量资料 ,获得了江汉洞庭盆地及邻区晚白垩世末至早第三纪、早第三纪末至中新世初、上新世末至第四纪和现今四个时段构造应力场主应力(σ1、σ2 和σ3)的优势分布。认为其运动学机制 ,可能受太平洋板块向北西西俯冲。

盆山耦合关系的讨论——以洞庭盆地与周边造山带为例

根据地质、地球物理和地貌等资料,系统分析了洞庭盆地与雪峰、幕阜造山带之间的结构样式、变形特征及形成演化,认为该区中、新生代造山带与盆地之间存在极其明显的耦合关系:1)燕山早中期(晚侏罗世—早白垩世),研究区的物源来自周边的山地,盆—山耦合所表现的只是地表高处剥蚀、低处堆积的填平补齐关系。2)燕山晚期的盆山耦合(晚白垩世早中期),洞庭盆地的形成与当时雪峰、幕阜造山带后期的伸展塌陷构成盆山耦合现象,此期由于受到太平洋板块向欧亚大陆板块作斜向俯冲作用影响,造山带的快速隆升造成沿着扭张性断层的走向发育一系列的雁行断块,控制着盆地的发展,二者之间形成耦合作用。3)早喜马拉雅期(晚白垩世晚期—早第三纪),受张裂的大地构造环境的影响,盆内被强烈的伸展变形,箕状断陷盆地的特征更加明显,湖盆扩大。4)晚喜山期(晚第三纪—第四纪),自渐新世喜马拉雅运动主幕以来,雪峰、幕阜造山带总体表现为弱挤压—压扭造山隆升及逐渐被剥蚀,并为洞庭盆地晚第三纪—第四纪坳陷型沉积提供物源。

洞庭盆地红土地层中网纹的成因探讨

在野外考察的基础上 ,运用化学全量分析、X射线衍射分析、红外光谱分析和扫描电镜微形貌分析等实验方法和手段 ,对洞庭盆地第四系红土地层中网纹的元素地球化学、矿物组合特征和微形貌特征进行了系统研究 ,对洞庭盆地红土地层中 2种主要的网纹类型———蠕虫状网纹和根状网纹的成因进行了探讨。认为 :土壤孔隙空间的形成和化学元素的迁移是网纹产生的 2个必要条件。蠕虫状网纹孔隙空间的产生是由于地层静压力和地下水位季节性变化造成的 ,而根状网纹的孔隙空间则是植物根系腐烂分解后提供的。地下水和地表水强烈的淋溶作用使土壤中硅、铝、铁、锰等元素的迁移能力增强 ,土壤胶体粒子之间的化学反应 ,使得这些孔隙空间在后期逐渐被次生黏土矿物和石英所充填 ,最终 ,在洞庭盆地第四系红土地层中形成大量的蠕虫状和根状白色网纹。

洞庭盆地两护村孔孢粉组合及其气候与地层意义

两护村ZKC1孔位于洞庭盆地安乡凹陷的东南部,孔内第四系(底部跨上新世)厚达294 m,为河流和湖泊沉积,自下而上依次为上新世—早更新世华田组、早更新世汨罗组、中更新世洞庭湖组、晚更新世坡头组以及全新统等。对ZKC1孔第四系进行了详细的孢粉分析,自下而上划分出16个孢粉组合带。ESR年龄和孢粉组合及其反映的气候特征指示华田组下段形成于上新世末。根据孢粉组合特征,结合构造—沉积演化和区域气候背景,重塑洞庭盆地上新世末以来的气候演化过程:上新世末期由孢粉带Ⅰ和Ⅱ指示具暖干气候。早更新世经历了凉干(孢粉带Ⅲ、Ⅳ)→暖湿间凉干(孢粉带Ⅴ～Ⅶ)→冷干间温湿(孢粉带Ⅷ～Ⅹ)→暖较湿(孢粉带Ⅺ,Ⅻ)的气候演变过程。中更新世早期无孢粉样品(洞庭湖组下部砾石层),其沉积环境暗示冷干气候条件;中期由孢粉带ⅩⅢ反映出暖稍湿的气候特征;晚期因构造抬升缺失沉积,同期湿热化事件指示暖湿气候。晚更新世早期缺乏沉积,据区域对比应为寒冷气候;中期由孢粉带ⅩⅣ指示温较湿的气候特征;晚期缺失沉积,系寒冷气候下区域海平面下降所致。全新世经历了暖稍湿(孢粉带ⅩⅤ)→暖稍干(孢粉带ⅩⅥ)的演变。上述气候演变过程与ZKC1孔化学蚀变指数曲线反映的气候演变过程以及中国东部第四纪气候演化基本吻合。以孔深140 m为界,上部孢粉数量显著高于下部,种属也更为丰富。这一变化很可能对应于一次重要的地质事件,其成因有待今后深入研究。

第四纪洞庭盆地安乡凹陷及西缘构造-沉积特征与环境演化

通过地表观察和钻孔资料,对洞庭盆地安乡凹陷及其西缘第四纪构造沉积特征和环境演化进行了研究,为江汉—洞庭盆地第四纪地质研究补充了新的资料。凹陷总体呈南北向,周边为正断裂。凹陷内第四系厚一般为100-220 m,最厚达300 m,自下而上依次为早更新世华田组、汨罗组,中更新世洞庭湖组,晚更新世坡头组和全新世湖冲积。第四系以砾石层、砂层为主,次为（含）粉砂质黏土、黏土,岩性、岩相横向变化大。安乡凹陷西缘（即太阳山隆起东缘）,呈自西向东缓倾的丘岗地貌。区内主要发育中更新世白沙井组,其中南部下部以砂、砾石层为主,上部为黏土;北部以粉砂质黏土沉积为主,下部可发育砂层。根据地貌、沉积及控凹断裂特征,重塑安乡凹陷及其西缘第四纪构造活动与环境演化过程：早更新世—中更新世早期,凹陷西边的北北东向周家店断裂伸展活动,安乡凹陷不均匀沉降,总体具河流和过流性湖泊环境并接受沅水沉积;同期凹陷西缘构造抬升,处于剥蚀的山地环境。中更新世中期断陷活动向西扩展,凹陷区为过流性湖泊环境;凹陷西缘地区转为河流（南部）和湖泊（北部）环境并接受沉积。中更新世晚期安乡凹陷及其西缘整体抬升并遭受剥蚀,凹陷西缘同时具有自西向东的掀斜。晚更新世安乡凹陷拗陷沉降,具河流和湖泊环境;同期凹陷西缘遭受剥蚀。晚更新世末受区域海平面下降影响,安乡凹陷遭受剥蚀。全新世安乡凹陷拗陷沉降,具泛滥平原之河流、湖泊环境。

洞庭盆地第四纪构造活动特征

利用沉积等厚线图 ,分析得出的洞庭盆地第四纪构造活动特征如下 :北北东及近东西向两组断裂将盆地切割为一系列断块 ;盆地西部为箕状断块 ,东部为箕状凹陷 ;早、中更新世为盆地的断陷阶段 ,晚更新世以来进入坳陷阶段 ;第四纪以来构造沉降速率呈加速度增强 ;构造活动的时空变化控制着洞庭湖的演变。

洞庭盆地两护村孔重矿物特征及其对第四纪构造活动与环境演变的响应

第四纪洞庭盆地主体自西向东分为安乡凹陷、赤山隆起和沅江凹陷等3个次级构造单元。在安乡凹陷东南部两护村新施工揭穿第四系的ZKC1孔,其地层组成自下而上依次为早更新世华田组、汨罗组,中更新世早期—中期洞庭湖组,晚更新世坡头组以及全新统等。对钻孔岩芯进行了系统的重矿物分析,进而根据特征重矿物来源和含量变化,结合钻孔岩性和岩相变化以及区域地质和地理背景,探讨洞庭盆地南部早—中更新世沉积环境暨河湖变迁以及构造沉降过程。研究表明,洞庭盆地存在幕式断陷活动,早更新世早期、早更新世末期和中更新世中—后期等3个时期强烈断陷沉降,相对湖平面上升,来源于盆地南缘中段的资江河水部分向西注入安乡凹陷,导致ZKC1孔华田组下段下部、汨罗组顶部、洞庭湖组上段等相应层位中的锆石、金红石、锐钛矿和菱铁矿等(主要来源于资江流域)含量显著增高。其它时期断陷作用较弱,河湖水位低,沅水和资江分别沿其主水道于赤山隆起西侧和东侧向北汇入长江,导致ZKC1孔相应沉积层位中锆石、金红石、锐钛矿和菱铁矿的含量明显偏低。对重矿物特征指数变化与孢粉和化学蚀变指数所反映的气候变化的相关性研究,暗示上述3次相对湖平面上升的主要原因不是降水增加,而是构造沉降增强。

第四纪洞庭盆地构造性质及动力机制探讨

通过地表观察和第四系钻孔对第四纪洞庭盆地及周缘隆起区的地貌、沉积和断裂构造等进行调查研究,进而厘定洞庭盆地构造活动特征暨构造性质,并探讨其动力机制。研究表明,早更新世-中更新世中期洞庭盆地具断陷性质,具体表现在:①在边界正断裂控制下盆地及其次级凹陷强烈沉降并充填厚度较大的河、湖相沉积;②临澧次级凹陷发育典型封闭性断陷湖盆沉积;③NNE向、NW向、EW向、SN向等多组方向控盆断裂的发育指示区域伸展构造体制。中更新世晚期以来洞庭盆地具坳陷性质,主要表现在:①中更新世晚期洞庭盆地与周缘隆起区发生较大幅度的构造抬升并遭受剥蚀,同时产生构造掀斜与褶皱变形;②晚更新世-全新世洞庭盆地坳陷沉降并接受沉积。分析提出洞庭盆地第四纪构造活动机制:早更新世-中更新世中期盆地的断陷沉降与地幔上隆背景下的深部物质迁出有关;中更新世晚期盆地构造抬升、掀斜和褶皱变形与深部迁出物质的回返以及板块尺度的物质运动和挤压作用有关;晚更新世和全新世盆地坳陷沉降与区域挤压应力下的坳陷或拱坳变形有关,可能同时伴有NE向的深部物质流动与拉张;不同级次和不同规模范围的深部物质迁移运动,造成了第四纪洞庭盆地与其内部次级构造单元之间的叠加关系。

洞庭盆地南缘常德-益阳-长沙断裂中段活动性研究

通过对洞庭盆地南缘常德-益阳-长沙断裂中段较为详细的浅层物探、钻探、年代学测试以及地表地质地貌调查和综合分析等方面的工作,获得了一些新的认识:常德-益阳-长沙断裂中段(隐伏断裂)表现为一条倾向NNE的正断裂,断错了古近纪基岩顶界面,并向上切错下更新统的华田组(Q1pht)、汩罗组(Q1pm)和中更新统下段新开铺组(Q2px)底界面,而中更新统中段的白砂井组(Q2pb)则平整地覆盖在断裂之上,无任何变形和位错形迹。断裂的最新活动时代在中更新世早期,中更新世中晚期以来已无活动迹象。断裂两盘基岩顶界面(或下更新统底界面)垂直落差(即第四纪以来总断距)为16.10m;越往上断距越小。同一层位,断层上盘的华田组(Q1pht)和汩罗组(Q1pm)的沉积厚度远大于断层下盘的沉积厚度,表明该断裂的活动具有较多的边沉边断的同生性质。以与洞庭盆地南缘常德-益阳-长沙断裂中段对应的安乡-汉寿凹陷为例,通过对第四纪以来断裂控制的差异性沉降幅度与凹陷内沉积厚度的对比分析,初步认为安乡-汉寿凹陷主要是通过拗陷作用形成的,而不是断陷作用。洞庭盆地与周边隆起山地之间不但断裂发育,同时也是中强地震集中发生的地带。一条断裂是否存在断错早、中更新世地层的构造现象,是判断中强地震发震构造的一个重要标志。

广域电磁法在洞庭盆地北部生物气勘探中应用及远景靶区预测

洞庭盆地地处湘西古生界边缘,经历了中生代晚白垩世盆地基本成型和新生代断块运动为主的两期构造旋回,为终成于燕山(中生代)延续于喜马拉雅(新生代)的断陷盆地。盆内局部凹陷白垩系之上存在着持续砂泥岩沉积及第四纪河流湖泊相现代沉积,具备了形成一定规模生物气藏的地质条件。2013—2015年笔者通过洞庭盆地浅层沉积物系统地球化学勘探,基本搞清了盆地内渗漏甲烷气体异常的分布状况。根据各指标地球化学异常特征,发现洞庭盆地北部沅江凹陷北部斜坡、青树嘴—河坝镇一带是洞庭盆地内生物气资源最有可能突破的远景区。为了追索渗漏甲烷气体来源,深化地球化学异常解释评价以及浅层生物气系统研究,2015—2016年在发现的生物气远景区,部署完成5条广域电磁测深和两条汞气测量剖面。本研究旨在通过实测地球物理和地球化学综合剖面的对比研究,揭示本区第四系构造分布和地球化学异常机制,为洞庭盆地生物气资源远景和气藏靶区的预测划分提供科学依据,也为勘探第四系生物气资源方法技术的选择提供了建议。勘探成果表明:(1)本区第四系能够满足生物气系统"生储盖"条件,具有生物气资源潜力;(2)沉积物游离烃甲烷地球化学异常是下伏第四系内气体聚集沿断裂带或沉积层向表层渗漏运移所致。酸解烃指标是识别有利于生物气体生储环境的敏感因子之一;(3)洞庭盆地工区西北部,P2剖面南段和P2线北部与P3、P4剖面交汇区域,具有良好的"自生自储"型生物气藏资源远景,是本区勘探生物资源天然气最有希望的靶区;(4)洞庭湖北部工区东部,P6测线南部接近沅江凹陷中心的四季红一带,是本区寻找"自生自储"和"下生上储"型气藏的有利地带和资源远景区;(5)浅层沉积物地球化学勘探,有利于发现与生物气有关的气体渗漏、评价下伏沉积体系特性、缩小地球物理勘探靶区。地球化学与广域电磁剖面测量的结合是勘探生物成因天然气经济快速的方法技术。

洞庭盆地第四纪地质研究现状

从第四纪地层划分、环境、构造活动、近现代洞庭湖构造沉降特征与发展趋势等方面,介绍了洞庭盆地第四纪地质研究现状。前人对洞庭盆地及其周缘地区分别建立了覆盖区和露头区第四纪地层系统,其中覆盖区第四纪下限年龄达3Ma左右。不同研究者对第四纪气候演化和全新世以来的气候与环境演化的认识存在程度不一的差异。对洞庭盆地周缘网纹红土的成因存在水成和风成两种不同观点。对盆地构造活动存在断陷、坳陷、先断陷后坳陷以及其他多种不同观点。对于构造因素和非构造因素对现代湖泊的控制作用存在不同看法。在洞庭湖未来演变趋势方面,由于研究问题的角度不一致,有的认为洞庭湖会逐渐加深扩大,有的认为不久将萎缩消亡。重复水准测量资料对比显示近现代洞庭湖构造沉降速率为3～10mm/a;而沉积速率法计算的晚更新世以来的平均沉降速率为0.06～0.25mm/a,局部为0.62mm/a。最后提出洞庭盆地第四纪地质今后研究的主要方向是气候演化的多指标约束、各次级构造单元构造-沉积特征的详细解剖、覆盖区晚更新世—全新世沉积特征的精细调查以及洞庭湖现代沉降特征的GPS监测等。

洞庭盆地浅层生物气成藏条件及潜力圈闭评价

洞庭盆地第四系沉积稳定,钻井浅层气显示活跃,具生物气发育潜力。通过钻井取样资料及地震反射波勘探数据2个方面综合研究,得出第四系地层分布与构造形态。运用岩心沉积微相分析识别出多种成因的有利储集砂体。研究区最有利储层为物性条件好的扇三角洲前缘砂体;气源岩为深湖环境的淤泥和黏土层;储层之上的生气层可以成为直接盖层;有利气藏类型为自生自储型的构造-岩性气藏。在扇三角洲沉积相带下倾方向的圈闭极具生物气成藏潜力。

第四纪洞庭盆地临澧凹陷构造-沉积特征与环境演化

临澧凹陷为第四纪洞庭盆地西部的一个次级构造单元,居于武陵隆起和太阳山隆起之间。通过地表地质调查和钻孔资料对临澧凹陷第四纪构造-沉积特征与环境演化进行了研究。凹陷呈SN向,全长约55km,宽5～10km。受SN向雷公庙断裂和渐水断裂控制,凹陷中央形成断槽。凹陷分为南、北两段,其间前第四纪基底上凸。在凹陷北段,中央断槽内为最厚达270m的中更新世洞庭湖组,其主体为含砾粘土与粘土互层,顶部为粘土、含粉砂质粘土;断槽东面自西往东依次为中更新世中期白沙井组(含粉砂质)湖相粘土和更新世残坡积层;断槽西面依次为白沙井组(含粉砂质)湖相粘土和中更新世早期新开铺组砾石层,后者组成基座阶地。在凹陷南段,中央断槽内中更新世早期-中期沉积厚100m左右,顶部为湖相粘土,往下为冲积层;断槽东面发育白沙井组冲积砂砾层;断槽西面依次发育白沙井组和新开铺组,前者自下而上分别为冲积含砾砂层和湖相粘土,后者为冲积砂砾层并组成堆积阶地。根据地貌、沉积和断裂特征,重塑临澧凹陷构造活动与环境演化过程:中更新世早期渐水由西部进入临澧凹陷区后向南汇入沅水,于凹陷南段形成冲积层;同时来自西面山地的次级水系于凹陷西缘形成砾石层。中更新世中期受两侧正断裂控制中央断槽开始形成并接受沉积,其中北段断槽形成相对封闭的湖泊,南段断槽为河流环境;与此同时,断槽西面相对抬升并遭受剥蚀,稍后南段尚形成白沙井组冲积层。中更新世中后期临澧凹陷南、北段均产生扩张并处于湖泊环境,于中央断槽和两侧边缘形成泥质沉积。中更新世晚期构造反转,临澧凹陷整体抬升、遭受剥蚀且地表粘土发生网纹化,同时具有自西向东的掀斜,造成凹陷西侧水系更为发育。晚更新世因切割和剥蚀而形成丘岗地貌,并形成改造型或坡积型的褐色铁锰裂隙土。临澧凹陷的形成受控于区域伸展断陷背景,并可能与断裂走滑拉分有关。

洞庭盆地生物气地球化学勘探及资源远景评价

湖南省洞庭盆地具备形成一定规模生物气藏的条件。针对生物气资源勘探,2013~2016年在盆地内开展了以地球化学为主的勘探工作,进行了比较系统的地表沉积物测量。勘探涉及面积2 060 km2,采集样品1 498个,采用现场顶空气游离烃、室内酸解烃和少量微量甲烷同位素指标测试。研究结果表明:(1)洞庭盆地甲烷地球化学异常由游离烃(顶空气)和吸留烃(酸解烃)组成。游离烃是现存地下生物气的动态反映,酸解烃与沉积相造成的碳酸盐沉积和古河道分布有关。(2)洞庭盆地为甲烷指标高背景区域,异常分布与第四纪断陷盆地分布基本吻合,尤以沅江凹陷显著。(3)酸解烃河坝镇异常与中部NE向串珠状和东南部次级局部异常组成的环状异常围绕着沅江凹陷,表明其可能是洞庭盆地潜在生物气烃源区。(4)沅江凹陷北部青树嘴—河坝镇一带是盆地内游离烃甲烷特高值异常区,是下覆生物成因天然气在浅表层直接渗漏的反映;酸解烃甲烷高值异常环绕着游离烃甲烷高值异常,构成了酸解烃环状异常和游离烃顶端异常最佳油气藏组合模式。青树嘴—河坝镇区块是洞庭盆地下覆生物气的"烟囱",是本区生物气勘探最有可能突破的地区。

第四纪湖相介形类组合的古气候与古环境意义:以洞庭盆地介形类现生种为例

本文在分析国内外第四纪湖相介形类组合古气候与古环境意义研究现状基础上,初步研究了洞庭湖湘阴近岸介形类现生种分布与生态特征.国外在第四纪湖相介形类古气候与古环境研究方面做了大量工作,取得了丰富成果.而国内该方面工作仅主要集中青藏高原及其邻区,其它地区鲜见.国外在详细介形类现生种生态调查基础上,建立基于其的环境参数转换函数,并在第四纪古气候与古环境定量重建中发挥了重要作用.然而我国现生种生态调查依然薄弱,主要表现在1)仅主要集中青藏高原等少数地区,其它地区还很少;2)生境数据绝大多为定性或半定量,很少定量;3)很少按季节采样.洞庭湖湘阴近岸包含3个属种,分别为未定种、Metacypris bellareticulata及Darwinula sp.,它们的生态要求为电导率240μs/cm,溶氧量10.45 mg/L,p H值8.1,水深0.5-1 m,水温10℃.

洞庭盆地及周边地区页岩油气勘探潜力分析

研究了洞庭盆地澧县凹陷二叠系和沅江凹陷古近系沅江组一段页岩有机质丰度、类型、成熟度等地球化学特征,以及其沉积环境、地质特征和发育规模,探讨了洞庭盆地及周边地区页岩油气的勘探潜力.洞庭盆地及周边地区位于扬子地台变质岩与火成岩刚性稳定基底之上,上覆沉积岩层受构造运动作用变形较弱.二叠系页岩TOC值多大于2％,沅江组一段页岩TOC值一般大于1％;有机质类型为Ⅰ型-Ⅱ1型,以偏腐泥型有机质为主;R0值主要介于0.99％～1.59％之间,具有较强的生油能力.二叠系与沅江组一段地层厚度大,分布面积广,裂缝性油气显示丰富,微孔隙-微裂缝较为发育,具有较大的页岩油气勘探潜力.

洞庭盆地全新世古环境研究现状

在总结与分析前人研究工作的基础上,提出目前洞庭盆地全新世古环境研究存在的主要问题,并提出了今后的努力方向.目前,对洞庭盆地全新世古环境演化特征的认识还是比较浅薄的,存在的主要问题包括:1)未进行详细的全新统地层划分与对比;2)缺乏多指标约束;3)时间分辨率很低;4)未进行定量古环境研究.今后努力方向主要包括:1)建立精细的全新统年代地层框架;2)加强对微体古生物古环境意义的研究;3)采用高分辨率岩心取样方法;4)进一步加强考古研究工作.

洞庭盆地第四纪沉积环境演变的初步分析

利用水流能量指数 ,分析了洞庭盆地第四纪沉积环境的演变特征。得出洞庭盆地主要为河流—过流型湖泊相互消长的沉积环境。沉积环境的演变及主要水流方向 ,受差异性构造沉降的控制。历史时期 ,人为作用对盆地沉积环境影响很大 ,并且是近代洞庭湖区洪灾加剧的主要原因。

江汉—洞庭盆地岩石圈构造特征及地壳稳定性浅析

利用地球物理场的各种成果资料，与地质、地震资料相结合，对江汉—洞庭盆地的地壳及岩石圈中下层构造特征进行分析，得到了一些有意义的结果，例如，根据ＷＤＭ—８９地球重力场模型位系数所计算的高阶窗卫星重力异常，不仅能较好地反映研究区岩石圈的构造特征，且与该地区中强地震的分布有一定的对应关系。