青藏高原东北缘宁南盆地晚古近纪气候变化及其驱动机制

宁南盆地咸化湖相清水营组沉积记录,是研究青藏高原东北缘地区晚古近纪气候变化及其驱动机制的绝佳选择。以宁南盆地古近系清水营组为研究对象,通过野外地质调查、样品采集、石膏主量元素和锶同位素的测试,分析沉积地层记录的化学风化和古气候的变化;并通过与全球气候变化和青藏高原隆升过程的对比分析,研究青藏高原东北缘宁南盆地气候变化的驱动机制。结果表明:宁南盆地清水营组石膏中Al_(2)O_(3)/SiO_(2)、Al_(2)O_(3)/Ti_(2)O、K_(2)O/Na_(2)O和^(87)Sr/^(86)Sr等指标可以很好地反映晚古近纪气候变化,在38~36 Ma、34.5~33 Ma、32~31 Ma、30~27 Ma、26~23 Ma这5个时期,化学风化减弱,气候干旱化;在36~34.5 Ma、33~32 Ma、31~30 Ma、27~26 Ma这4个时期,化学风化增强,气候湿润化。晚古近纪38~26 Ma,青藏高原东北缘宁南盆地古气候变化主要受到全球气候变化的驱动;但在26~23 Ma之间,宁南盆地古气候变化受到了青藏高原隆升的重要影响。

中国北方宁南盆地古近纪晚期咸化湖盆演化及其区域地质意义

本文以宁南盆地北部的贺家口子清水营组剖面为研究目标,对古近纪晚期清水营组的岩性特征、石膏主元素地球化学特征和泥岩有机地球化学特征进行研究,结果表明:清水营组岩性以灰绿-紫红色泥岩、石膏及二者互层为主,可划分为8个二级沉积旋回和3个一级沉积旋回。石膏中CaO含量反映了咸化湖盆中石膏的化学沉积作用,Al_2O_3等为陆源碎屑来源,清水营组下段为盐湖深水环境沉积的纯净石膏;中段石膏沉积的水体较浅。清水营组下段地层泥岩TOC和生烃潜量(S_1+S_2)较高,说明在咸化湖盆演化早期气候较湿润、水体较深;而泥岩降解潜力相对小,反映有机质以高等植物来源为主,陆源输入较多。在此研究基础上,认为宁南盆地清水营组沉积包括:蒸发岩的沉积和碎屑岩的沉积;咸化湖盆演化尚未达到钾盐等盐岩沉淀的高浓缩阶段。咸化湖盆演化主要经历了早期封闭深水盐湖发育阶段、中期封闭浅水盐湖鼎盛阶段和晚期开阔浅水盐湖消亡阶段。宁南盆地古近纪晚期咸化湖盆演化与盆地的持续构造沉降和各次级沉积坳陷最终连为统一的湖泊这一重大区域沉积事件有明显的响应关系。

宁南盆地古近纪沉积岩地球化学特征对沉积环境的反映

沉积物元素地球化学特征是盆地沉积环境变化的响应。通过分析沉积岩的微量元素和稀土元素含量变化特征,研究了宁南盆地古近纪气候条件、古盐度和氧化还原环境。Cu、Cs质量分数变化以及Rb/Sr比值、Sr/Cu比值特征,揭示寺口子组沉积时期至少存在一期由潮湿-干旱转变的气候事件,从寺口子组沉积末期到清水营组沉积初期,古气候由干旱变为潮湿。Sr/Ba比值和B/Ga比值反映清水营组沉积水体盐度与寺口子组相差不大,仅在石峡口水库处古盐度值极大,其他地区略有减小。寺口子组沉积过程中,水体盐度有所增加。氧化还原指标V/Cr、Ni/Co、U/Th、V/(V+Ni)、δU、δCe、Ce/La和Ce_(anom)以及氧化还原敏感元素V、U、Ni、Zn和Cr的质量分数变化指示清水营组沉积时期水体氧含量整体小于寺口子组沉积时期。寺口子组沉积环境以氧化环境为主,清水营组沉积水体为氧-贫氧环境。

宁南盆地构造演化探讨

目的探讨宁南盆地发生、发展与消亡的构造演化历程。方法通过磁性地层学研究标准剖面寺口子组的沉积时代。结果寺口子组年龄为47.1-29.1 MaB.P.,地层时代对应于中始新世鲁帝特期—早渐新世鲁培尔期。结论至中新世晚期以前,宁南盆地具有和周缘其他同期地堑相似的构造动力学环境和沉积地层特征,属于伸展作用下的拉张断陷。之后,随着青藏构造域影响的增强和扩展,六盘山隆升,宁南盆地发生构造反转并抬升消亡遭受改造。上新世中晚期以来,宁南地区的地质地貌逐渐定型并趋向于现今盆山相间的弧形构造格局。

始新世鄂尔多斯盆地周缘裂陷解体事件在宁南地区的响应

关于鄂尔多斯盆地自晚白垩世以来所经历的多阶段后期改造的研究，长期以来备受关注但所取得的认识和研究程度不一，尤其是对于始新世时期的周缘裂陷解体事件的研究尤为薄弱。针对这一现状，选取鄂尔多斯盆地西缘中部香山地区进行磷灰石裂变径迹分析，试图寻找其新生代冷却-抬升的低温热年代学记录，并探讨其与始新世鄂尔多斯盆地周缘裂陷解体事件的联系。研究表明，香山地区普遍存在始新世（45．4～40．8Ma）及晚白垩世（88．8～74．1Ma）两期年龄，而香山地区所记录的始新世裂变径迹年龄则反映出与鄂尔多斯盆地周缘裂陷解体事件密切相关；结合宁南地区大量的野外露头观测、地震剖面分析及实验测试．认为新生代宁南盆地与银川盆地、渭河盆地、河套盆地等断陷盆地的形成时间统一、背景一致，均形成于张性断陷环境之中，属干鄂尔多斯盆地周缘裂陷解体事件的一部分。

小型断陷咸化湖盆烃源岩发育特征与形成机制——以宁南盆地古近系清水营组为例

为了研究小型断陷咸化湖盆烃源岩发育特征与形成机制,通过对宁南盆地北部贺家口子剖面清水营组泥岩进行样品采集和有机地球化学测试与分析,研究烃源岩的岩石学组成和有机地化特征,评价其生烃潜力,探讨宁南盆地清水营组烃源岩发育特征和形成机理.结果表明,宁南盆地清水营组底部泥岩段生烃潜力相对较大,为低丰度烃源岩层位,有机质类型以Ⅱ型为主,处于低成熟生烃阶段.清水营组烃源岩以灰质泥岩和含膏泥岩为主,矿物组成上具有黏土矿物含量高且缺乏高岭石等特征;有机质为浮游生物和陆生植物的混合来源,以嗜盐浮游生物和细菌等为主,缺乏藻类生物;烃源岩发育水介质环境为高盐度-强还原和碱性环境.小型断陷咸化湖盆背景下的清水营组烃源岩发育在咸化湖盆演化早期的深水盐湖演化阶段,由于水体发生分层,表层水盐低,其中发育嗜盐的浮游生物、细菌等和间歇性河流带来的陆生植物组成了混合有机质来源;高盐度的底层水为静水的强还原环境,有利于沉积有机质的保存,是烃源岩形成的关键因素.

结晶力驱动纤维状晶体生长:宁南盆地清水营组背生式纤维状石膏脉体的岩相学证据

背生式纤维状脉体是一种发育在低渗透泥岩中具有明显延长晶体形态的矿物脉体,其成因机制存在争议。通过对宁南盆地清水营组中背生式纤维状石膏脉体详细的野外和岩相学观察,结合脉体开启和延伸的运动学和动力学特征,研究了脉体的成因机制。结果显示,单个背生式纤维状石膏脉体由中间带和纤维状带组成,二者特征明显不同,指示不同的生长机制。中间带是脉体开启的原始位置,充填块状石膏晶体和大量围岩碎片、条带,表明背生式纤维状石膏脉体的中间带是通过裂开-愈合机制形成。纤维状带由平行对齐的纤维状石膏晶体组成,单个晶体具有光学连续性,相邻晶体之间没有明显的生长竞争,表明纤维状晶体生长过程中没有发生破裂。我们推测是结晶力造成了局部应力场扰动,使脉体尖端偏离了脉体延伸方向,并逐渐向相邻脉体弯曲生长,最终导致了脉体相互作用区域围岩变形和脉体纤维状带厚度差异。

宁夏同心地区古近纪-新近纪沉积岩地球化学特征及意义

为研究宁南盆地北部同心地区古近纪-新近纪时期的沉积环境、构造背景及古气候特征,采集了该区的砂岩、泥岩地层样品进行主、微量和稀土元素分析。结果显示,研究区古近系-新近系均为初次旋回的沉积物,其物源区具有较弱的风化作用,物源为长英质或富含石英质沉积岩,源岩的大地构造背景为被动大陆边缘。整个古近纪-新近纪期间,该区沉积环境均为氧化环境,沉积水体为较高盐度的半咸水-咸水;寺口子组及干河沟组时期为湿润气候区域,清水营组和彰恩堡组时期为干旱气候区域。