碎屑重矿物组成对南天山白垩纪-新近纪剥蚀去顶过程的指示

通过对天山南缘库车坳陷内白垩系—新近系砂岩中碎屑石榴子石的电子探针分析,可以将石榴子石分为3部分,分别是高锰铝榴石组份的石榴子石、与西南天山高压变质岩中石榴子石组成相似的石榴子石和富铁镁铝榴石组份的石榴子石。与白垩系相比,古近系和新近系砂岩中的富锰铝榴石组份的石榴子石所占比例减少,而富铁镁铝榴石组份的石榴子石含量增加。白垩系砂岩中含有高压变质岩来源的多硅白云母和蓝闪石,而且与西南天山高压变质岩中石榴子石组成相似的碎屑石榴子石在白垩系中含量也较高,而随着地层时代的变新,与西南天山高压变质岩中石榴子石组成相似的碎屑石榴子石在地层中的含量减少。根据现今南天山水系的分析,西南天山高压变质岩在最高隆起带以北,已经不能向库车坳陷提供物源。这些研究结果说明,古近纪和新近纪以来,南天山逆冲带与西南天山含高压变质岩体的古生代俯冲杂岩之间存在差异隆升,南天山的快速隆升遮挡了西南天山高压变质岩对库车坳陷的物质贡献。     

碎屑重矿物分析对库车坳陷白垩—第三纪物源变化的指示

碎屑沉积是山脉隆升和盆地沉积的直接记录，包括碎屑重矿物研究在内的碎屑沉积物的分析是开展盆山耦合研究的必要手段。对库车坳陷白垩系—第三系砂岩中重矿物含量特征进行了系统的研究，并应用电子探针技术分析碎屑石榴石和钛铁矿的化学组成，研究表明库车坳陷白垩—第三系源区主要由沉积岩、变质岩和酸性火山岩组成。白垩系砂岩中的石榴石来自西南天山蓝片岩和低级变质岩的比例较大，而第三系砂岩中的石榴石中富铁铝榴石组分，多来自高级变质岩。白垩系砂岩中的钛铁矿多来自变质岩，上第三系砂岩中来自火成岩的钛铁矿比例增加。由此可以认为南天山的大规模隆升和剥蚀发生在第三纪以来，由于它的隆升遮挡了南天山北缘古生代增生杂岩体对库车坳陷的物质贡献，并且随着剥蚀的加深，高级变质岩和火成岩的出露越来越多。     

库车坳陷三叠系碎屑重矿物成分及其物源属性

库车坳陷三叠系发育良好,出露齐全,主要由陆相碎屑岩组成。本文运用电子探针微区成分分析方法,对库车坳陷北部三叠系砂岩中石榴石、电气石、铬尖晶石进行了矿物化学成分分析。结果显示,碎屑石榴石主要富含铁铝榴石,其次为镁铝榴石、锰铝榴石,钙铝榴石含量较低,他们主要来自于低级-高级变质岩和花岗岩;电气石主要来自于变质沉积岩和花岗岩;铬尖晶石则主要源自岛弧玄武岩、洋岛玄武岩和与俯冲相关的橄榄岩。综合石榴石与电气石研究结果表明,上三叠统碎屑物质更多的来自于高级变质岩和花岗岩,而下三叠统碎屑物质主要源自低级变质岩和花岗岩。通过对比西天山榴辉岩、片麻岩中石榴石成分,本文所研究的高镁石榴石以低钙铝榴石含量与榴辉岩中石榴石相区别,而与片麻岩中石榴石成分相似。西天山榴辉岩在三叠纪时期可能尚未剥露至地表,但片麻岩已有相当范围的出露。上三叠统的碎屑铬尖晶石可能主要来自于中天山及南天山的岛弧岩浆岩及蛇绿岩,部分源自洋岛玄武岩,为南天山为多岛海造山提供了沉积学证据。     

砂岩碎屑组份变化对库车坳陷和南天山盆山演化的指示

为研究库车坳陷中-新生代物源变化与南天山构造演化的关系,对该坳陷中-新生界砂岩进行了系统取样,应用Dickinson砂岩分析方法详细研究了其沉积背景和物源变化。库车坳陷中-新生代沉积物源始终为再造山旋回带,自老到新砂岩中不稳定岩屑组份的含量有规律地变化:从三叠系到侏罗系,岩屑组份中沉积岩岩屑含量最高;白垩系中变质岩岩屑增多;新生界特别是新近系,碳酸盐岩岩屑所占的比例很大。岩屑组份的这种变化反映了天山地区隆升和剥蚀的一个历史过程。随着山脉隆升幅度和剥蚀强度的加大,古生界变质岩和碳酸盐岩逐步接受剥蚀,并在白垩纪以后成为盆地沉积物的主要物源。根据风化指数半定量计算的结果,结合前人古气候的研究成果,早-中三叠世该区沉积物风化程度低,推测此时地形高差较大;在晚三叠世至晚侏罗世该区风化程度较高,地形起伏较低;白垩纪是一个转折期,沉积物风化程度由强转变为弱,地形高差在该期也有所增大;古近纪延续了这种趋势。新近纪以后地形高差显著加大,沉积物风化程度明显降低,说明此时南天山的隆升速率和库车坳陷的沉积速率都很快,源区与沉积区的距离很近。     

库车坳陷侏罗系砂岩碎屑组分及物源分析

库车坳陷位于塔里木盆地的北部,其侏罗系发育良好,为一套陆相含煤沉积,可分为中、下部的煤系地层和上部的杂色碎屑沉积两部分。侏罗系包括阿合组、阳霞组、克孜勒努尔组、恰克马克组、齐古组和喀拉扎组。该区砂岩碎屑成分以石英为主,其次是长石及各种岩屑,有时含少量云母及绿泥石等碎屑矿物。砂岩结构不一,粗砂、中砂和细砂状结构均有,很少一部分为含砾结构。砂岩分选性以中等为主,少量分选好或分选差。砂粒的磨圆度各层位有所差异。本文对库车坳陷侏罗纪地层的砂岩进行了骨架矿物统计分析,通过碎屑岩矿物成分与结构的变化研究了库车坳陷侏罗系沉积岩石学特征,并应用Dickinson的分析理论及结果,对库车坳陷的碎屑岩进行物源与板块构造关系的分析与探讨,重点对库车河剖面的砂岩作了系统采样和测定,显微镜下观察了砂岩的碎屑组分,并对各组分采用点记法进行整个全视域薄片的砂岩的骨架矿物成分统计工作,根据碎屑组分特征与重矿物组合特征,结合区域构造、沉积古地貌及盆地演化史,对库车坳陷的物源进行了探讨。认为侏罗系下部的碎屑岩物源区以再旋回造山带为主,已经过一段时间的风化开始隆升,遭受强烈剥蚀,反映了前陆盆地形成时的早期旋回阶段的特征,来自三叠纪古前隆的物源较少,母岩以沉积岩为主;侏罗系中上部碎屑物源仍以盆地边缘再旋回造山带为主,但三叠纪古前缘隆起提供物源已比较明显。除此之外,在盆地边缘形成的早期沉积物经水流机械破碎、改造作用的泥砾沉积物增多,受双物源区的控制,母岩为沉积岩。     

碎屑金红石地球化学特征对库车坳陷中生代沉积物源的启示

本文主要对库车坳陷的库车河流域和巴音布鲁克盆地中生代砂岩样品进行了碎屑金红石微量元素电子探针分析。结果显示,巴音布鲁克地区侏罗纪砂岩中的碎屑金红石来自变质泥质岩和来自基性变质岩的比例大致相当,而库车坳陷中生代砂岩中碎屑金红石则主要来自变质泥质岩。两地金红石的变质级别以角闪岩相/榴辉岩相为主,并有一定比例麻粒岩相变质的金红石。库车坳陷中生代砂岩中麻粒岩相金红石的含量,从三叠纪至白垩纪呈现出低-高-低的特点,说明侏罗纪时期物源方向有所变化,可能有东南部物源的参与。白垩纪时期,库车河地区砂岩中麻粒岩相变质金红石含量减少,可能与南天山再度抬升隆起成为优势物源区有关。     

中新生代天山剥蚀与塔里木盆地北缘沉积耦合过程:新疆库车河剖面的低温热年代学证据

天山造山带中新生代快速剥露对于了解天山构造演化过程意义重大.然而,人们对于中新生代精确的冷却时间还一直存在争议.本文报道了塔里木盆地北缘库车河剖面中生界砂岩中碎屑磷灰石裂变径迹数据和早二叠世流纹岩热史演化模拟结果. 热年代学年龄趋势显示碎屑磷灰石裂变径迹的主要年龄组分为143.0~148.9 Ma和35.7~38.1 Ma,其中较年轻的组分已经完全重置,揭示了库车坳陷的剥露信息. 热史模拟结果显示了160~140 Ma的快速冷却事件. 结合库车河剖面前人的碎屑锆石U-Pb和重矿物数据,笔者认为欧亚南缘拉萨地体的拼贴是通过刚性的塔里木将挤压应力传递至天山,导致其在晚侏罗世?早白垩世强烈隆升剥蚀,大量碎屑被搬运沉积在塔里木盆地北缘,造成库车坳陷中广泛发育的早白垩世亚格列木组砾岩及其与晚侏罗世地层之间的角度不整合. 在欧亚板块南缘多块体持续拼贴的远程效应下,天山经历始新世快速隆升变形,变形持续向南扩展,导致库车坳陷在晚始新世遭受变形和抬升.      

新疆库车盆地晚三叠世-早侏罗世沉积碎屑矿物成分及其物源区示踪与构造意义

通过同构造沉积物质记录了解物源区剥蚀作用过程进而探索盆山构造相互关系,是大陆构造动力学研究的一个重要方面。砂岩骨架成分分析和重矿物及部分标型矿物分析方法,已被较多地用来探索新疆天山造山带与其南部库车盆地晚中生代以来的相互关系和构造演变过程,但是关于中生代较早时期库车盆地构造属性及北部造山带隆升剥蚀过程的认识仍存在较大分歧。本文运用电子探针微区成分分析方法,对库车盆地北缘中段晚三叠世和早侏罗世砂岩中具代表性的15个砂岩样品中的38颗碎屑长石和26颗碎屑白云母矿物进行了矿物化学成分分析。结果表明,长石主要来自变质岩物源区,25颗碎屑白云母均属多硅白云母,表明其源区岩石曾经历了高压变质作用。这些多硅白云母中Si原子含量显示它们比目前保留在天山造山带高压变质带蓝片岩和榴辉岩中的多硅白云母形成的压力要低,可能反映了源区高压变质岩的正常剥露顺序。这项研究结果表明,至少在晚三叠世-早侏罗世时期,库车盆地北部天山造山带中的高压变质岩已经剥露于地表并遭受剥蚀成为物源供给区。具体是中天山南缘早古生代高压变质带还是晚古生代南天山高压变质带作为重要物源区,尚需进一步的研究工作。     

库车坳陷中一新生界碎屑组分对物源类型及其构造属性的指示

沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径。天山南麓库车坳陷不同剖面的砾岩碎屑、砂岩骨架颗粒、碎屑重矿物组分显示，它们的成熟度及演变时限总体可以类比，表明其成因演化主要受控于物源区——(古)天山的构造活动与造山作用。对碎屑沉积记录的综合分析进一步指示，天山物源总体以“再旋回造山带”类型为特征，其演变细节包括五期：①早三叠世古天山继承石炭纪以来的构造挤压和隆升，物源岩石类型主要为沉积岩、中高级变质岩，以“碰撞造山和褶皱冲断带”及“混合造山带”类型为特征；②中三叠世一中侏罗世构造活动较弱，代表高成熟度的“锆石一金红石一电气石”重矿物组合发育，主要物源岩石类型包括变质岩和酸性火山岩，与“弧造山带”以及“混合造山带”类型关系密切；③晚侏罗世一白垩纪，天山开始新一轮的构造挤压隆升，物源岩石类型复杂；④第三纪(特剐是中新世)构造挤压和隆升活动加强，稳定性极差的碎屑“角闪石一辉石”组合增多，物源组分东西分异明显，西部沉积岩相对较多，物源构造属性趋向“碰撞造山和褶皱冲断带”；东部结晶岩相对较多，物源构造属性复杂或以“混合造山带”类型为特征；⑤上新世南天山强烈隆升和向南推进，与前一阶段相比沉积岩物源增多，但物源构造属性基本同上。第④⑤两个阶段砾岩层和不稳定碎屑组合的发育除受控于天山强烈隆升外，可能还与气候环境的频繁变化密切相关。     

鲁西隆起北侧博兴洼陷新生界碎屑重矿物的物源示踪分析

利用碎屑重矿物对鲁西隆起北侧博兴洼陷的新生界沉积岩开展了碎屑物源示踪分析。通过研究区重矿物聚类分析、源区岩石类型分析并结合薄片和探针分析结果,发现研究区源岩类型多样,既有以绿帘石为代表的亲鲁西变质岩,也有以富含石榴石为代表的亲苏鲁变质岩,同时也有火山岩和沉积岩;从古近纪沙河街组三段沉积期开始源岩中亲苏鲁变质岩不断减少,亲鲁西变质岩和基性火成岩不断增加,至新近纪明化镇组沉积期洼陷内几乎无富含石榴石类型源岩,表明博兴洼陷自古近纪以来一直存在来自鲁西、胶东(超高压带)的物源记录,从古近纪沙河街组三段沉积期开始,胶东的物源供给逐渐减少,而到明化镇组沉积时由于鲁西的快速隆升,胶东与博兴洼陷的物源联系被切断。     

库车前陆盆地三叠系-新近系重矿物组合特征与盆山构造演化关系

通过分析库车前陆盆地多口钻井中三叠系-新近系重矿物含量、种类组合以及砂岩碎屑组分特征,建立了由重矿物特征组合与砂岩碎屑组分反映沉积物源与构造演化关系的分析方法,显示出重矿物组合特征对构造运动存在明显的响应关系,反映出库车前陆盆地三叠纪-新近纪存在中-晚三叠世、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世、古近纪和中新世5期明显构造运动。并且通过分析库车前陆盆地古近系库姆格列木群重矿物的颜色、含量以及特征组合与碎屑物的成分认为,库车坳陷北部山前带平面上存在三个主要的物源通道,即吐孜井区北侧、克拉井区北侧和大北井区北侧;西部温宿凸起存在一个物源通道,即却勒井区西侧的温宿凸起斜坡带上。     

库车盆地白垩系碎屑白云母物源区示踪与构造意义

沉积盆地碎屑岩记录了相邻造山带构造演化及隆升剥蚀的重要信息。本文对库车盆地白垩系砂岩中的白云母进行了电子探针及~(40)Ar/~(39)Ar定年分析,并与天山造山带的数据对比研究表明:库车盆地白垩系砂岩中白云母为多硅白云母,硅原子数小于西南天山蓝片岩及榴辉岩中的多硅白云母,形成时的压力低于目前保留在西南天山蓝片岩中多硅白云母;白垩系砂岩多硅白云母~(40)Ar/~(39)Ar年龄为396.6 Ma,与在低温高压变质带中获得的多硅白云母~(40)Ar/~(39)Ar年龄419~310Ma一致,表明了在白垩纪西南天山低温高压变质岩带已抬升至地表遭受剥蚀,为库车盆地提供大量的物质,也表明了在白垩纪西南天山低温高压变质岩带高度(海拔)高于其南部的哈尔克山,而现今天山地貌形态显示低温高压变质岩海拔低于哈尔克山,这可能是由于新生代天山地区差异隆升剥蚀引起的。     

Sedimentary Response of Different Fan Types to the Paleogene–Neogene Basin Transformation in the Kuqa Depression, Tarim Basin, Xinjiang Province

A group of alluvial fans formed in the early Paleogene represent marginal sedimentary facies at the foot of the South Tianshan Mountain, Kuqa Depression, Tarim Basin, Xinjiang province. Two types of fans occurred in the middle–late Paleogene Kumugeliemu and Suweiyi formations: one alluvial, and the other fan delta deposited in a lacustrine setting. Within the early Neogene Jidike Formation, coastal subaqueous fans developed, probably in a deeper water lacustrine setting. The three types of fans are stacked vertically in outcrop with the sequence in ascending order: bottom alluvial, middle fan-delta, and top subaqueous. The subaqueous is a typical coarse-fan deposit occurring in the glutinite member of the Jidike Formation in some wells. Laterally, from the foreland to the lacustrine settings, the distribution pattern of sedimentary facies represents the same three fan types sequentially. The spatial distribution of these fans was controlled by the Paleogene–Neogene Basin transformation, and evolution with different types of fans developed in the Kuqa Depression in response. In the Paleogene, the Kuqa Depression was a rift basin where an alluvial fan was deposited in the foreland setting, which, by early Neogene, became a foreland basin when the lake level changed. With any rise in lake level, fan-deltas migrated from lacustrine to foreland settings, whereas when the lake level fell, fan migration was reversed. In the early Neogene, with increasing slope and rising lake level, fans progressed and covered the previous fan-delta and lacustrine mudstone. Eventually, subaqueous fans developed, forming the present spatial configuration of these three fan types.     

库车盆地秋里塔格构造带构造圈闭及油气勘探方向

库车盆地秋里塔格构造带的构造圈闭具有上、下分层的特征,且上构造层的圈闭与下构造层的圈闭完全不同。上构造层圈闭位于第三系膏盐岩滑脱面之上,主要有断层传播褶皱、滑脱褶皱和盐拱背斜等类型。这些圈闭常以下第三系和上第三系吉迪克组及康村组砂岩为储层,以上第三系库车组泥岩作为区域性盖层。下构造层圈闭位于下第三系膏盐岩滑脱面之下,三叠侏罗系煤层滑脱面之上,主要有断层转折褶皱、断层转折——断层转折叠加褶皱等构造圈闭类型;这类圈闭以三叠系、侏罗系和白垩系砂岩为储层,以下第三系膏盐层为区域性盖层。文章分析了库车盆地的油气勘探方向,认为秋里塔格构造带的东段较西段有利,下构造层较上构造层有利。     

准噶尔盆地南缘侏罗系碎屑成分特征及其对构造属性、盆山格局的指示意义

砂岩碎屑成分分析是进行沉积物源岩石类型、构造属性和盆山演化分析的重要途径。准噶尔盆地南缘侏罗系物源构造属性以“再旋回造山带”、“弧造山带”和部分“岩浆弧”物源为特征,物源岩石类型主要为中酸性岩浆岩、变质岩和沉积岩,岩石成分、重矿物含量及其组合显示东、西剖面在物源上存在一定差异。天山内部侏罗系物源构造属性以“再旋回造山带”、“混合造山带”为主,物源岩石类型主要为中酸性岩浆岩和变质岩,但各剖面的岩石成分、重矿物组合特征及相对含量差异较大。综合天山内部与准噶尔盆地南缘野外剖面沉积特征、岩屑成分及钻井岩心分析表明,天山地区早、中侏罗世盆山格局以盆地沉积范围大、天山正地形较小为特征,不存在地理分割明显的天山山脉,侏罗纪盆地南缘至少存在三个物源体系(西准噶尔山、克拉麦里山和(古)天山);晚侏罗世一早白垩世早期,岩石成分成熟度偏低,砾岩等粗碎屑沉积明显增多,同时不稳定重矿物及其组合稍有增加可能与晚侏罗世天山构造格局分异、构造活动相对活跃有关,天山山脉明显隆升并造就天山南北沉积环境的巨大差异。