四川盆地奥陶纪沉积体系演化与古地理格局重建

我国塔里木、鄂尔多斯盆地的奥陶系海相碳酸盐岩中发现了多个大型油气田,但四川盆地奥陶系油气发现方面至今未取得实质性突破。此前的勘探着重于岩溶储层和裂缝型储层,只有少量井获得天然气流发现,四川盆地奥陶系是否发育更具规模勘探潜力的滩相储层是当前亟需回答的问题。由于奥陶系岩性变化快,关于其沉积体系,仍存在争议,这一定程度上限制了对潜在储集相带的认识。本文根据测井、地震及露头剖面资料,分析了四川盆地奥陶系沉积相特征,重建了各沉积期的岩相古地理格局。结果表明:桐梓组—红花园组沉积期,四川盆地所在的扬子板块受泛非运动影响,上扬子构造较为稳定,发育以碳酸盐岩台地为主的沉积相,沉积模式为陆表海浅水台地,滩相白云岩围绕乐山-龙女寺古隆起的周缘分布;湄潭组沉积期,由于全球海平面上升,构造环境转变为加里东运动主控的强挤压背景,隆-坳格局加剧,沉积环境主要为混积陆棚;十字铺—宝塔—临湘组沉积期,重新发育以灰岩为主的碳酸盐岩,为陆表海碳酸盐岩缓坡环境;五峰组沉积期,加里东运动导致在川东南形成局限的深水海湾环境,沉积了一套富有机质页岩。总体上,四川盆地奥陶纪沉积演化经历了由陆表海浅水台地到混积陆棚、再演变为陆表海缓坡、最后演变为滞留深水陆棚的过程。

多学科交叉新秀:古生物信息学的兴起与发展

古生物学的研究对象为“死”的化石,如何将死的化石以“活”的形式展示给大众历来是古生物学研究的难点与热点之一。古生物信息学是西北大学地质学系刘建妮教授首次提出的全新概念,它是古生物学、信息学、数学、生物学及艺术等多学科的交叉融合所产生的新学科,主要致力于挖掘古生物之间或者古生物与现生生物之间的谱系演化关系,对古生物进行三维检索、三维重建及艺术展示等研究方向。该文介绍了该团队近年来在古生物化石资源电子化平台、古生物谱系分析和古生物化石图像检索及三维重建的研究成果,展示了古生物信息可视化技术及其相关科普产品研发。最后展望了古生物信息学的发展前景,指出它必将是21世纪自然科学的核心领域之一。

青藏高原北部地体划分及其构造演化

采用构造地层地体分析方法，对沿格尔木－额济纳旗地学断面（长近９００ｋｍ，宽１００ｋｍ）走廊域研究区内的地质构造进行了重点研究．以现有的资料，把研究区划分出由３个地体群组成的３个大的构造单元，即它们由南往北是青藏地体群、古西域地体群、准噶尔－南蒙地体群．这些地体群经历早古生代的裂解、离散，晚古生代的拼合，中生代以来进入陆内活动阶段时又经历两次（即－次由北往南，另－次由南往北）强构造挤压作用，致使地壳变形和缩短，形成现今青藏高原北部的构造格架．

滇西南古特提斯石炭纪海山碳酸盐台地的层序地层学研究

应用露头层序地层学原理和方法，首次对滇西古特提斯（昌宁－孟连带）中海山碳酸盐台地的石炭系进行了研究。识别出６个三级层序，其中早石炭世晚期１个、威宁期３个、鱼塘寨组３个，顶部一个归属二叠纪。三级层序和相应的海平面变化旋回可以和黔南对比，但副层序厚度较大（黔南副层序小于１０ｍ，鱼塘寨１０～５０ｍ），碳、氧同位素普遍偏轻以及存在麦粒蜓带厚度变薄事件，造成这种现象的主要原因是两者之间经历了同样的冰川型全球海平面变化。

四川盆地震旦系-寒武系特大型气田形成分布、资源潜力及勘探发现

2013年四川盆地川中古隆起发现了安岳震旦系-寒武系特大型气田，磨溪区块龙王庙组探明含气面积779.9 km2，探明地质储量4403.8×108 m3，气藏类型为构造岩性气藏，该领域具备形成万亿立方米级天然气储量规模。主要取得如下认识：①重新厘定了震旦系、寒武系地层沉积充填序列及划分对比依据。②晚震旦世-早寒武世早期继承性发育“德阳-安岳”古裂陷槽，控制下寒武统烃源层分布，源岩厚20～160 m、TOC值为1.7%～3.6%、Ro值为2.0%～3.5%。③灯影组发育碳酸盐镶边台地、龙王庙组发育碳酸盐缓坡台地，靠近同沉积古隆起发育大面积颗粒滩。④大面积发育震旦系灯影组碳酸盐岩缝洞型、寒武系龙王庙组白云岩孔隙型2套主要含气储集层，准同生白云石化和表生岩溶叠加改造形成相对高孔渗储集体，灯影组孔隙度3%～4%、渗透率（1～6）×10-3μm2，龙王庙组孔隙度4%～5%、渗透率（1～5）×10-3μm2。⑤古隆起核部在晚海西-印支期发育大型古油藏，分布面积超过5000 km2，石油资源量（48～63）×108 t，燕山期发生原位原油裂解成气及斜坡深部分散液态烃裂解成气，提供充足气源。⑥震旦系-寒武系特大型气田形成和留存主要受“古裂陷槽、古台地、古油裂解气、古隆起”“四古”共同控制。⑦初步预测震旦系-寒武系天然气资源量总量可达5×10^12 m^3左右，古隆起及其斜坡带、蜀南坳陷带、川东高陡构造带深层是该层系重点勘探区带。四川盆地深部安岳震旦系-寒武系原生原油裂解气特大型气田重大发现，在全球古老地层天然气勘探中尚属首次，对开拓全球中深层下古生界-中上元古界古老地层油气领域具有重大科学与实践意义。

塔里木盆地塔中南坡台缘带油气成藏条件

利用最新地震、测井资料,综合运用等时地层格架、构造解析和沉积演化等方法,识别塔中南坡台缘带的具体位置和形态,分析塔中南坡台缘带的结构特征及不同区段油气成藏条件。研究表明,塔中南坡台缘带是早奥陶世末期至晚奥陶世早期形成的大型复合型台缘带:台缘带东段是在上奥陶统沉积前遭受长期剥蚀而形成的复杂断裂台缘带;西段为在上奥陶统良里塔格组沉积时沿缓斜坡台缘带发育的台地边缘礁滩复合体,形成碳酸盐岩沉积台缘带。塔中南坡台缘带横向上具有分段性,可分为构造和沉积特征各异的6段,其中第Ⅰ段和第Ⅱ段是超覆三角带和削截三角带叠合部位,岩溶和岩性储集层发育,第Ⅴ段是台缘礁滩发育区段,这3个区带是塔中南坡油气勘探的主要目标。

中—上扬子地区震旦纪陡山沱组沉积期岩相古地理及勘探意义

近年来四川盆地及邻区震旦系灯影组天然气及陡山沱组页岩气勘探均取得重大突破,但对陡山沱组的沉积背景条件缺乏系统研究。利用大量露头资料,结合少量钻井、地震资料,分析了中—上扬子地区陡山沱组沉积期岩相古地理格局、沉积环境、沉积演化及烃源岩分布。研究表明:(1)中—上扬子地区陡山沱组沉积期沉积充填序列及地层分布受古隆起和边缘凹陷控制。古隆起区陡山沱组超覆沉积,厚度薄,发育滨岸相、混积陆棚相、非典型碳酸盐台地相;边缘凹陷地层齐全、厚度大,发育深水陆棚相和局限海盆相。(2)陡山沱组沉积序列总体表现为"海侵-高位-海退"的一个完整沉积旋回。陡山沱组一段为海侵初期的非典型碳酸盐缓坡沉积,陡山沱组二段为广泛海侵期的滨岸—混积陆棚沉积,陡山沱组三段为海侵高位阶段的非典型局限—开阔海台地沉积。(3)陡山沱组二段发育富有机质黑色页岩,分布稳定、厚度大,是重要的烃源岩发育层段和页岩气主力层段;陡山沱组三段以微生物碳酸盐岩为特征,有较好的储集条件,有利于天然气及磷等矿产资源成藏(矿)富集,为值得重视的新领域。秦岭海槽、鄂西海槽是天然气(包括页岩气)及磷矿、锰矿等矿产资源勘查的有利区。

青藏高原造山带的某些特征

以昆仑中央断裂为界，青藏高原可分为南、北两部分￣［１］。北部的造山带是在刚性基底地壳上发育起来的。造山前期是裂陷槽发展阶段，并经简单的碰合褶皱成山。造山期后构造变形也简单，以逆冲、叠覆构造为主。南部的造山带是在柔性基底地壳上发育起来的。它的特点是活动性强，经多旋回开、合，造山前期出现有连贯性较好的洋盆及两侧广阔的陆缘沉积，造山期后变形复杂，除逆冲、叠覆构造外，出现大量平移断层。这一总的构造格局形成了青藏高原造山带一系列独有的特征。

鄂尔多斯盆地奥陶系盐下马家沟组四段天然气勘探突破及意义

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组发育碳酸盐岩—膏盐岩共生体系沉积,马家沟组四段(马四段)是马家沟组沉积厚度最大的一套海侵碳酸盐岩沉积层,长期以来是天然气勘探关注的重点层位。基于地球物理、钻井岩心及有机地球化学等资料,重新认识了鄂尔多斯盆地奥陶系盐下古构造、储层分布、烃源岩和圈闭等成藏条件,并取得以下成果认识:(1)盐下马四段天然气为油型气,主要来自奥陶系盐下海相烃源岩,该套烃源岩生烃母质除常规干酪根外,还发育分散有机质、有机酸盐,生烃物质丰厚,具备规模生烃潜力;(2)奥陶纪鄂尔多斯盆地中东部坳陷存在乌审旗—靖边古隆起和东部盐下低隆两大次级构造单元,分别控制了盐下马四段台内滩、台内丘白云岩储层的发育,储集空间主要为白云岩晶间孔;(3)盆地中东部盐下马四段台内滩、台内丘白云岩上覆厚层膏盐岩封盖,上倾方向致密石灰岩侧向遮挡,海相烃源岩供烃,形成了大面积分布的自生自储式岩性气藏。在新的地质理论认识的指导下,针对鄂尔多斯盆地奥陶系盐下马四段部署的风险探井MT1井钻遇气层43.4m,采用水力加砂压裂新工艺,试气获35.24×10^(4)m^(3)/d的高产工业气流,实现了盆地战略接替领域的重大突破。

华北克拉通与全球构造

华北克拉通是中国境内独具特色的大地构造单元,它既不同于新建立的华泰克拉通,又明显有别于扬子地台和塔里木地台。为追溯其形成和演化历史,将全球视为一个整体,在世界范围内寻找与其有宗谱关系的地体。经过认真的对比和鉴别,发现西伯利亚地台、加拿大地盾与中国的华北地台具有特殊的渊源关系。三者合计由14个太古宙原生陆壳块体,于古元古代末（1.79-2.2Ga）通过造山运动碰撞聚合在一起,形成了笔者所称的古劳亚大陆。后者最重要的地质标志就是统一的中元古代盖层,此即中国的长城系、蓟县系,俄罗斯西伯利亚的里菲系和北美洲的层群A、层群B。早寒武世,西伯利亚地台脱离了古劳亚大陆。中寒武世之初即536Ma,古劳亚大陆与形成于1000-1300Ma的Rodinia发生构造拼接,缔造了具有全球规模但命运短暂的超级大陆——Pannotia。这次构造拼接的意义不可低估,在时间上它恰好与骨骼化后生动物的快速发展（＂生物大爆炸＂）相吻合。过去长时间人们无法理解的,为什么远隔重洋的北美洲-澳大利亚-中国,寒武系中—上统的沉积类型和生物群具有高度一致性的问题,也随之迎刃而解。寒武纪末期510Ma,Pannotia解体并一分为二,在古劳亚大陆与古冈瓦纳大陆之间的地域形成了南太平洋。直到奥陶纪晚期即440Ma前后,古劳亚大陆才分裂,形成了北太平洋,中国北方包括华北和华泰2个克拉通在内,与北美洲的劳伦古陆和内陆地台,才各奔西东。回溯华北地台的渊源,作为一个整体它曾与西伯利亚地台共存了1.3Ga,而与北美的加拿大地盾至少共同度过1.4Ga之久。

古地幔流体及其在大陆克拉通地幔演化中的意义——以华北地台为例

古生代含捕虏体的金伯利岩和新生代含捕虏体的玄武岩同出于华北地台，提供了研究自古生代以来岩石圈演化的深源探针。古生代含金伯利岩的侵位表明古生代时曾存在冷厚的岩石圈；而新生代含捕虏体玄武岩的喷发，表明新生代时存在热薄的岩石圈。岩石圈减薄与“大洋化”是层圈物质交换作用在一定历史阶段中的反映。地幔流体是地幔演化产物，反之又作用于地幔演化。富含地幔流体的幔内剪切带及交代矿物层作为幔内软薄弱带，存在热、流体、化学及机械的耦合，是岩石圈减薄拆沉作用的重要界面位置。

华北地台东北缘西岔地区金多金属矿成矿地质体年代学、地球化学及成矿动力学

西岔地区金多金属矿位于华北地台东北缘。研究区经历了太古宙结晶基底的形成,元古宙"辽吉洋"的构造演化,中生代早期遭受古亚洲洋最终闭合的影响,中-新生代又有滨太平洋构造域的叠加与改造,造就了复杂的构造格局,同时也记录了丰富的成矿信息。为厘清区内多金属矿成矿时代与成矿动力学背景,本文对研究区不同成矿地质体开展了锆石LA-ICP-MS U-Pb测年和全岩地球化学研究。结果表明:(1)具有条带状贱金属矿化的荒岔沟组变粒岩锆石年龄为2157Ma,其形成与辽吉洋洋壳俯冲产生的强烈海底火山喷发密切相关,在火山喷发的间歇期形成了条带状矿化的火山-沉积岩;(2)正岔矽卡岩型铅锌矿的成矿地质体(正岔岩体)由具有埃达克属性的高镁闪长岩和低镁花岗岩组成,形成于晚三叠世(224.3~218.5Ma),是古亚洲洋闭合和持续碰撞造山导致的加厚下地壳拆沉作用的产物,暗示华北地台北缘岩石圈规模有限的减薄和克拉通破坏的起始时间可能为晚三叠世;(3)西岔金银矿的成矿地质体西岔正长斑岩的锆石U-Pb年龄将西岔金银矿的成矿时代限定在~121.1Ma。结合前人研究成果,认为西岔金银矿的形成与古太平洋板块俯冲后伸展作用相关。

上扬子西部茅口组灰岩顶部古喀斯特地貌的厘定及地质意义

上扬子西部滇东、黔西茅口组之上多为峨眉山玄武岩所覆盖,长期以来人们一直认为两者不存在沉积间断和地层剥蚀。作者通过野外实地考察和室内综合研究首次系统地厘定上扬子西部茅口组顶部的古喀斯特地貌,其形态多种多样,包括起伏不平的古剥蚀面、溶蚀洼地、溶斗、峰林、溶丘、洞穴以及洞穴充填物和古剥蚀面上红壤土。古喀斯特地貌在一个地区的地质发展中具有重要的意义,它代表了一次地壳上升运动。本区古喀斯特的系统研究不仅丰富了中国古喀斯特研究的内容,而且对确定云南地区东吴运动的存在和峨眉山地幔柱的活动提供了重要佐证。

华北地台中生代热液成矿的构造环境

本文阐述的是在海西末期自初始欧亚板块形成后，具有早前寒武结晶基底的华北地台，自中生代开始（２５０Ｍａ），便处于与古太平洋板块强烈挤压俯冲以及与北面西伯利亚板块、南面华南板块进一步挤压俯冲（Ａ型）所造成的两大构造应力场和构造环境中。前者所造成的构造线方向主要为ＮＥ和ＮＮＥ走向，并由于古太平洋板块作用于我国东部大陆的Ｆａｒａｌｌｏｎ、Ｋｕｌａ和Ｉｚａｎａｇｉ板块都具有左行运动的特征，这就造成华北地台、整个中国东部大陆ＮＥ和ＮＮＥ的构造带及有关花岗岩带和成矿带的分布，并使矿床、矿田、矿带等普遍地具有左行走滑的特征；后者板块间南北向挤压造成ＥＷ向花岗岩带和有关的热液矿床、矿带的分布。古太平洋板块作用于初始欧亚板块所产生的“远距离效应”是随着离开俯冲带或海岸线而减弱。本文以华北地台东缘胶北地体和南缘华熊地体内部中生代金、钼等热液矿床、矿田、矿带和成矿带为例，讨论了热液成矿的构造环境。

华北板块北缘东段古生代沉积特征及盆地演化研究进展

通过对吉林伊通、长春、永吉、桦甸等野外实地考察,结合前人研究成果,总结华北板块与西伯利亚板块碰撞拼贴方式、古亚洲洋南支洋闭合过程以及华北板块北缘沉积特征与盆地演化。研究区地质构造错综复杂,沉积体系保存不全;受中新生代构造的影响,叠加了中新生代构造变形、岩浆活动和成矿作用;地层被破坏,多为哑地层,上述原因导致对古亚洲洋闭合之前盆地的性质及演化认识不一,制约了对有关重要科学问题的深入研究。采用沉积学的方法,结合构造地质学、地球化学、古生物地层学、同位素测年等理论和方法,依据现存古生代地层和不同构造部位的沉积盆地类型及其基本特征,开展古生代构造古地理演化研究,恢复沟弧盆体系的分布以及岛弧的类型、时代,探讨古亚洲洋的闭合过程,将是探讨华北板块北缘东段构造演化特征的新思路。

川中地区洗象池组有利沉积相带分布预测

近年来,四川盆地川中地区下寒武统龙王庙组油气勘探取得了重大突破,中上寒武统洗象池组也获得了工业气井和见到了良好的钻井显示。但是对洗象池组油气地质条件和油气富集规律的认识程度较低,尤其有利沉积相带的分布规律有待进一步明晰。通过岩心观察和微观特征研究,确定了川中地区洗象池组的沉积相标志,结合测井相分析,对多口典型井进行了沉积相划分与对比。结果表明:(1)徐庄—凤山期为局限海台地环境,具备台内滩、局限台坪和滩间海3种沉积相类型;(2)颗粒滩具有厚度总体较薄、多期叠置的特征,纵向上主要发育在洗象池组洗二段和洗三段,横向上,在现今乐山—龙女寺古隆起背景下,上斜坡带较古隆起顶部更发育,表现为发育期次多、厚度大;(3)利用井—震结合分析,发现中—上寒武统由斜坡向古隆起方向具有明显上超现象,广探2井区在中晚寒武世处于坡折带,有利于滩体发育。结论认为:乐山—龙女寺古隆起控制了坡折带的分布,进而控制了颗粒滩的分布位于坡折带的上斜坡为颗粒滩最有利发育区。

油气田的全球分布规律

近年来世界各地的勘探实践表明,古老地台活动边缘的推覆体前缘逆冲带不但是最大的沉积区,而且是最大的油气聚集区。在古老地台边缘带最令人感兴趣的是被改造的碰撞型被动边缘,全球最重要的含油气盆地均分布在这里,42%的油气田发现于碰撞地台-褶皱盆地区。岩石圈板块边缘带在地球动力学营力的作用下,不但为沉积岩中所含的有机质向烃类的演化提供了热能,而且在水平挤压力的作用下,使岩石产生密集的裂缝形成次生储集层。控制着板块活动的大断裂是油气运移的通道,在断裂交汇处,巨大的压力降使流体的流动性提高,岩石圈板块的碰撞带,一方面促进了有机质的演化,另一方面使已形成的油气藏重新分配,从而最终导致次生大油气田的形成。

寒武纪早期牛蹄塘组中记录的大气—海洋富氧波动

寒武纪早期的海洋环境变化对生命大爆发具有重要影响,尽管前人对该时期海洋氧化还原条件以及古生产力做了大量研究,但对其氧化还原条件的波动仍存在争议。本研究以位于扬子地台东缘湘中坳陷西北缘的湘安地1井2~5 m分辨率采集的样品为研究对象,针对上埃迪卡拉统留茶坡组至寒武系牛蹄塘组和污泥塘组展开综合地球化学研究。对样品进行主量、微量以及稀土元素测试分析,牛蹄塘组下部δCe的负异常指示了富氧海水环境,但与其高浓度的Mo、V、Ni、Cr、U等微量元素含量矛盾。综合华南板块在埃迪卡拉纪—寒武纪转折期广泛的浅海大陆架暴露风化的事实,推测牛蹄塘组黑色页岩微量元素浓度的富集不仅受控于当时海水氧化还原条件,还受到其源区(即暴露的浅海大陆架)的氧化还原条件变化的约束。总有机碳(TOC)含量在寒武系牛蹄塘组下部迅速增高,推测该时期古海洋生产力大幅提高,氧气的生成通量快速提升,导致寒武纪早期大气—海洋发生的富氧波动,并进一步促进了以后生动物为特征的寒武纪生物大爆发。

湖北省泥盆纪古地理基本模式

通过对湖北及邻省泥盆纪岩石地层、生物地层与层序地层进行多重划分对比和详细研究,以大量实际资料确定该时期各岩石地层单位的沉积环境,准确划分出该时期岩相古地理地貎单元。这些古地理地貎单元构成了湖北省泥盆纪时期古陆—滨浅海和碳酸盐岩台地的基本沉积模式,这种沉积模式与现今中国东海大陆、海洋格局基本一致,亦是经过了漫长地质历史时期演化,而形成现今这种格局的。

不同粒度组分岩性对岩石抗拉强度的影响

将利用华北地台古生代—新生代岩样点荷载试验数据反演成岩时期古应力条件。结果表明:抗拉强度最大的为基性岩浆岩,依次为海相石英砂岩、碳酸岩、泥质条带灰岩、黏土组成的页岩及粗砂岩;成岩期抗拉强度由所组成矿物强度、粒度组成、级配条件、应力条件及风化程度决定,但矿物组成相同的岩性在成岩期形成的岩石其抗拉强度不同,在成岩期受应力条件影响最大。