天文旋回约束下东营凹陷中始新统含碳酸盐细粒沉积岩成因分析

【目的】通过对中国东部渤海湾盆地东营凹陷发育的大套具有韵律特征的富含碳酸盐物质和有机质的湖相细粒沉积岩进行深入研究,以期探究其成因机制以及古气候、古环境的变化特征。【方法】基于岩心和薄片观察,依据沉积构造特征和矿物组分含量进行岩相划分。结合沉积环境和沉积速率的差异,将目标层段划分为四个单元,采取Multi-Taper Method(MTM)方法对樊页1井(FY1)沙四上(Esu4)到沙三下(Esl3)亚段的自然伽马(GR)测井曲线进行分段频谱分析。【结果】通过宏观和微观沉积观察,将东营凹陷地区发育的细粒岩划分为纹层状泥质灰岩、纹层状灰质泥岩、弱纹层状灰质泥岩、透镜状泥质灰岩和块状泥岩五种岩相。频谱分析结果显示,四个单元均记录了米兰科维奇旋回信号,包括125 kyr、38.7 kyr和18.7 kyr的周期。基于火山灰测年数据,我们建立了精度为38.7 kyr的“浮动”天文年代标尺,并确定东营凹陷沙四上到沙三下细粒岩沉积的总持续时间为5.3 Myr。进一步分析发现,18.7 kyr岁差旋回与碳酸盐岩含量变化之间存在良好的对应关系,表明地球轨道参数对含碳酸盐细粒沉积岩的沉积作用具有显著影响。【结论】本研究利用旋回地层学理论,从天文周期控制沉积作用的角度,揭示了湖泊沉积的古气候、古环境变化特征。通过分析,我们发现地球轨道参数(特别是18.7 kyr岁差旋回和125 kyr偏心率旋回)共同驱动了气候的变化,进而控制了含碳酸盐细粒沉积岩的沉积作用。具体表现为,在岁差极大值点或偏心率极小值处,日照量增多,湖盆水体温度升高,有利于方解石结晶和灰岩沉积;而在岁差极小值或偏心率极大值处,日照量减少,湖盆水体温度降低,细粒物质主要来自陆源输入,以泥岩沉积为主。这一研究成果对于非常规油气勘探开发具有重要的科学和指导意义。

塔里木盆地巴麦地区石炭系卡拉沙依组年代标尺及地层剥蚀厚度精细计算

古地貌的精确恢复对于寻找优质储层及烃源岩优势相带起着十分重要的作用,而剥蚀厚度计算又是古地貌恢复研究中的核心步骤。基于自然伽马曲线数据,利用频谱分析、连续小波变换和经验模态分解等技术手段,建立了塔里木盆地巴麦地区石炭系卡拉沙依组具有相对时间概念的“浮动”天文年代标尺和高精度的地层层序格架,并进一步精确计算了石炭系卡拉沙依组剥蚀厚度。结果显示:①巴麦地区石炭系卡拉沙依组沉积时受天文轨道周期的控制,保存有完整的米兰科维奇旋回;②经验模态分解方法得出的固有模态分量imf_(3)与长偏心率(e_(1))控制下的地层旋回个数基本一致,据此建立了研究区具有相对时间概念的“浮动”天文年代标尺和高精度的地层层序格架;③基于经验模态分解方法计算的结果,结合不同地区钻井缺失旋回数量和平均旋回厚度之间的关系,精确计算了研究区内石炭系卡拉沙依组剥蚀厚度;④研究区内石炭系卡拉沙依组剥蚀厚度在0~390 m,剥蚀强度整体表现为“西强东弱”的特征,中部BT5井附近斜坡区域,易形成良好的储集体,是下一步有利的勘探区域。研究提出的思路和方法为类似地区高频地层层序格架的构建、“浮动”天文年代标尺的建立及地层剥蚀厚度的精细计算等提供了参考。

川西南下寒武统筇竹寺组页岩旋回地层学研究

[目的]四川盆地下寒武统的泥页岩不仅包含重要的环境生命演化信息,同时也是我国当前页岩气勘探开发的重点层位,对其开展精细地层年代学研究具有生产及科研的双重价值。[方法]为了更准确地探明四川盆地下寒武统筇竹寺组黑色页岩层序沉积特征,对川西南地区金页1井筇竹寺组页岩地层开展了旋回地层学研究。[结果与结论](1)通过分析不同测井曲线测井响应特征,认为钾元素测井序列是最适合古环境、古气候的替代指标。(2)将钾元素深度序列进行频谱分析和滑动窗口频谱分析,识别出偏心率和斜率周期(405 kyr,131 kyr,95 kyr,36.4 kyr,28.2 kyr);并结合相关系数分析,以不同沉积速率为限,将整段曲线划分为四段,分别进行405 kyr长偏心率周期的带通滤波;以周缘地区的年代地层年龄526.86±0.16 Ma为年龄控制点,建立了金页1井筇竹寺组的“浮动”天文年代标尺。(3)筇竹寺组共记录了29个长偏心率周期,四段地层的最优沉积速率分别为2.5,2.9,3.4和4.8 cm/kyr。(4)以405 kyr的轨道调谐为基础的沉积噪音模型DYNOT及ρ1曲线重建了筇竹寺组沉积时期相对海平面变化曲线;以该曲线为理论参照,在筇竹寺组中划分了4个三级层序,识别出4个最大海泛面及与之对应的T-R旋回;4个三级层序的沉积时限从下到上为3.18,2.03,2.97和3.63 Ma,分别包含了8个,5个,7个和9个长偏心率周期。(5)海平面变化曲线的低值对应了全球碳同位素负偏,推测是由于海平面的下降引起的有机质发生氧化,并向海水释放碳同位素偏轻的无机碳,形成碳同位素负偏。

华南四川凉山娃文拉土剖面上奥陶统凯迪阶旋回地层学综合研究

晚奥陶世凯迪期和赫南特期,全球发生了一系列重要生物和地质事件。由于该时期华南高精度古环境研究工作相对缺乏、地层缺少高精度同位素测年数据等因素,阻碍了人们对这些生物和地质事件的时间进程的认识。旋回地层学研究是实现高精度地层划分与对比和推进年代地层学研究的有效手段。扬子台地西缘四川凉山布拖娃文拉土剖面的上奥陶统出露连续,发育了一套相对较浅水且具有良好沉积旋回性和互层性的碳酸盐岩地层,非常适合进行旋回地层学研究。本研究在该剖面的“大箐组”和铁足菲克组(含观音桥层)中共识别出12类沉积微相,利用岩石地层发育趋势和无机碳同位素记录实现了区域内和跨区域的地层对比,识别出凯迪期至赫南特期的多次碳同位素漂移事件。对基于沉积微相获得的相对古水深波动赋值参数和X射线荧光光谱(XRF)测试所得的Al相对含量数据组进行旋回地层学分析,识别出可靠的长偏心率、短偏心率、斜率和岁差天文周期和沉积速率演化趋势,证实了基于沉积学特征恢复的古水深波动参数是在旋回性和互层性良好的古生代海相碳酸盐岩地层开展旋回地层学研究的有力指标。利用405 kyr长偏心率周期进行天文调谐后得出凯迪阶Hamarodus brevirameus带至赫南特阶底界延续时长约为8.28 Myr,其中牙形类Hamarodus brevirameus带延续时长约为3.37 Myr,牙形类Protopanderodus insculptus带延续时长为2.45 Myr,笔石Dicellograptus complexus带和Paraorthograptus pacificus带延续时长为2.46 Myr。碳同位素正漂移事件GICE后期峰值点位及Kope、Fairview、Waynesville、Whitewater等漂移事件的峰值点位距凯迪阶Hamarodus brevirameus带底界分别约0.85 Myr、2.85 Myr、4.72 Myr、5.51 Myr、6.79 Myr,HICE事件的3个峰值间隔时长分别约0.23Myr、0.35Myr。这些新的年代地层学结果为晚奥陶世凯迪期地质-生物事件的深入研究提供了良好的时间标尺。