用于沉积盆地分析的古环境图

盆地分析是著名的沉积学家P.E.波特(Potter)与F.J.裴蒂庄(Pettijohn)等在前人研究基础上将沉积盆地研究的原理和方法系统化而发展起来的一门沉积学分支学科[6]。这一学科的近代发展趋势则不局限于对盆地内沉积充填的研究,而是与构造研究愈来愈紧密地结合。其基本思想是将沉积盆地作为一个整体,全面分析盆地的地层格架和构造格架、沉积环境以及煤和石油等沉积矿产的分布规律[3][4]。在研究中注意各项地质特征的演化,并通过分析和类比建立各种类型盆地的沉积模式,为矿产资源预测和评价提供依据。盆地分析如同地质学的大多数领域一样,首先是以充分的野外地质观察为基础,并在进一步综合分析的基础上用一整套图件综合反映研究成果,如地层厚度图、岩相图、沉积断面图、沉积物分散类型和古流向图等。     

盆地动力学研究综述及展望

沉积盆地是地球系统的浅层组成部分,是壳-幔、岩石圈-软流圈两级圈层相互作用的浅部表现形式。沉积盆地分析不仅可以揭示不同类型化石能源、沉积型层控矿产、砂岩型铀矿等资源的分布规律,为矿产勘探提供直接依据,而且可以为大地构造演化过程、重大构造事件、全球环境变迁及气候演变提供丰富资料和详细证据。当代盆地分析不断从单一沉积学分析拓展到综合分析,从静态要素分析拓展到过程和动力机制分析。盆地动力学研究内容包括3部分,即以沉积学分析为主的盆地充填动力学、以构造地质学分析为主的盆地形成演化动力学和多学科交叉的盆地流体动力学研究。近10多年来,盆地动力学研究在深水沉积学、高精度层序地层学、源-汇系统、源区剥蚀过程及其深部响应、大陆边缘盆地动力学及盆地流体动力学等方面取得了长足的进展。     

沉积盆地构造核心理论和关键技术方法:前沿与发展方向

系统分析前人在沉积盆地构造研究的基础上,论文总结了沉积盆地构造核心理论和关键技术方法的前沿与发展方向。沉积盆地构造核心理论包括盆地分类理论、成盆机制理论、变形定量分析理论和盆地充填过程理论。盆地分类理论是依据不同分类标准建立盆地分类方案,其发展趋势是基于资源与构造背景的原型盆地分类和基于盆地演化的叠合盆地分类;成盆机制理论是定量模拟不同作用机制下(纯热机制、构造作用、负载作用)盆地沉降过程及其控制因素,其发展趋势是三维成盆动力学模拟;变形定量分析理论包括断层相关褶皱理论、临界楔理论和盐构造理论,其发展趋势是三维构造建模与三维定量变形分析;盆地充填过程理论主要开展不同构造成因盆地的充填过程对比与盆山过程的源-汇分析,其发展趋势是多元源-汇分析与定量化盆地分析。沉积盆地构造关键前沿技术包括三维构造建模技术、构造物理模拟与数值模拟技术和基于三维构造恢复的裂缝预测技术。构造物理模拟技术包括了基于工业CT扫描成像物理模拟技术:可以无损动态监测构造带内部变形演化过程,精确构建变形带三维空间展布形态;基于PIV的有限应变分析的物理模拟技术:可以定量分析变形的演化过程,直观展示应变分布特征,探讨构造应变动态分布规律;基于超重力离心机的构造物理模拟技术:可以模拟不同尺度构造流变过程,探讨岩石圈浅层脆性变形与深层韧性流变之间的动力学机制。     

热水沉积成矿盆地的热状态及热演化分析与研究思路--热水沉积成矿盆地分析与研究之四

根据对秦岭泥盆纪沉积盆地的构造成盆 -后期构造变形特征研究 ,秦岭造山带泥盆纪热水沉积成矿盆地中构造 -热流体地质事件可初步厘定如下 :1中泥盆世伸展构造成盆 -热水同生沉积成矿事件 (D1)。2晚泥盆世 -石炭纪伸展变形 -深源热流体叠加事件 (D2 )。3印支期挤压收缩变形 -热改造事件 (D3 )。 4燕山期逆冲推覆构造改造 -深源热流体叠加及脆性变形事件 (D4 )。 5喜玛拉雅山期脆性变形 (D5)。从盆地热状态及热演化研究角度看 ,盆地内充填地层体中有机质及矿物可以记录热状态及热演化历史 ,利用盆地内充填地层体中有机质及矿物温度计可以反演盆地内充填地层体形成时盆地热状态和盆地底部热流。认为热水沉积成矿盆地热状态及热演化主要研究方法有主要矿物流体包裹体测温、镜质体反射率 (R0 )法、氧同位素地质温度计法等。     

中国西北地区石炭纪沉积盆地分析

国内外百余年的油气资源普查勘探表明,沉积盆地分析是含油气盆地地质研究的核心。法国地质学家A. Perrodon(1980)在“石油地球动力学”一书中,开宗明义地提出“没有盆地,便没有石油”(Pas de bassin, Pas de Petrole)。在此以前,一位美国地质学家L.G. Wecks(1975)也认为:“盆地的分类是估计未发现油气资源量的基础”。一个地质历史发展较长的现今的沉积盆地,多数是由几个性质不同的原型沉积盆地叠合而成(如我国的塔里木、四川、鄂尔多斯等盆地),要剖析一个较复杂的叠合沉积盆地,应从其不同的原型沉积盆地分析入手。我国著名石油地质与大地构造学家朱夏在“论中国含油气盆地构造”(1986)一书中指出。“一     

沉积盆地动力学的研究现状、问题与展望

沉积盆地动力学研究沉积盆地在地质历史时期的地质结构特征、成因机制及其对成矿、成藏的控制作用, 是地球动力学研究的重要组成部分.30多年来, 沉积盆地动力学经历了沉积盆地的板块构造分类与构造环境解释、盆地动力学的兴起, 盆地综合建模与盆地系统动力学3个发展阶段; 在沉积盆地的深部构造背景、盆-山关系、沉降机制、充填模式及其对能源、矿产的控制方面取得重要进展.目前, 在对不同层次、不同尺度、不同机制的盆地动力学综合分析, 全3-D和4-D盆地动力学模型的构建与检验, 及学术界与工业界的充分结合等方面面临重要挑战.需解决一系列关键科学问题: 沉积盆地的深部结构、过程与盆地形成; 沉积盆地的构造-气候古地理; 多旋回沉积盆地叠合动力学过程与原型盆地演化; 叠合盆地复合成矿(藏)系统流体运聚及其资源、能源效应等.基于大数据综合集成、多学科交叉渗透、观测技术与分析方法的不断进步与完善, 盆地动力学将在其结构构造、形成演化及其控矿(藏)的4-D综合模型方面取得突破, 并为人类社会、经济发展做出贡献.     

中国盆地动力学研究现状及展望

沉积盆地既是人类最重要的资源宝库,又包含了丰富的全球气候变化、流体流动和地球动力学等相关信息。人类社会对矿产资源和水资源的大量需求推动盆地分析领域的快速发展,地球科学家对沉积盆地开展了多年的系统性探索,在盆地形成和演化机制、沉积充填、盆地流体及相关资源的聚集过程等诸多方面的研究取得了一系列重要的进展和突破,形成了一门新兴的学科—盆地动力学。近年来,我国学者在大型叠合盆地和大陆边缘盆地的动力学过程、陆相盆地层序地层、深水沉积、源—汇系统等方向取得了显著成绩和突出进展。相关成果不仅有效地服务于能源、矿产、水资源等各类资源勘探,而且为地球动力学、重大构造事件、全球环境变迁及气候演变研究提供了丰富资料和详实证据。     

造山带沉积盆地构造原型恢复

沉积盆地是造山带中最为重要的构造单元之一,其中分布有丰富的矿产资源.这些盆地的构造原型恢复可为造山带的构造演化、板块构造重建和区域找矿提供重要依据.盆地充填物的组成(包括矿床)、时代、物源区及充填序列是进行造山带古沉积盆地构造原型恢复的基础.通过沉积相、砂岩/砾岩碎屑组成、碎屑时代、构造环境、碎屑重矿物、细碎屑岩的地球化学组成、古水流、生物组合等方面对盆地充填物形成的沉积环境、沉积物源区、形成时代和盆地基底属性进行综合研究,借助对现代沉积盆地的研究结果和沉积盆地的构造分类原则,恢复造山带内古沉积盆地的构造原型.     

松辽盆地北部古龙地区登娄库组沉积与构造演化耦合关系研究

为明确松辽盆地北部古龙地区登娄库组沉积与构造演化的耦合关系,本文利用古龙地区的地震、钻井、测井和岩心等资料,通过古龙地区登娄库组的构造演化特征、层序地层格架和沉积特征综合研究,对古龙地区登娄库组构造演化对沉积充填特征的控制作用进行分析,结果表明,古龙地区登娄库组沉积时期为断坳转换期,可进一步划分为断陷盆地萎缩阶段早期和晚期、坳陷盆地孕育阶段早期和晚期4个构造演化阶段,分别对应4个三级层序(Sq1-Sq4); 古龙地区登娄库组主要发育冲积扇、扇三角洲、湖底扇、河流相、辫状河三角洲、浅水三角洲、湖泊沉积等沉积体系; 登娄库组构造演化控制着沉积充填演化,各构造演化阶段沉积体系分布特征及沉积演化模式具有明显的差异性,即沉积充填特征与构造演化过程具有良好的耦合关系。具体表现为:断陷盆地萎缩阶段早期(Sq1)和晚期(Sq2)下部地层受断陷作用控制,沉积充填特征符合陆相断陷湖盆沉积演化模式; 断陷盆地萎缩阶段晚期(Sq2)上部、坳陷盆地孕育阶段早期(Sq3)和晚期(Sq4)地层具有坳陷层序地层特征,其中萎缩阶段晚期(Sq2)上部和坳陷盆地孕育阶段早期(Sq3)属于坳陷盆地"河流-浅水三角洲"沉积模式; 坳陷盆地孕育阶段晚期(Sq4)发育干旱背景下的坳陷湖盆"洪水-河漫湖"沉积模式。     

层序成因动力学参数类型及意义

层序地层学为沉积盆地分析的一个重要手段和方法。层序地层学在沉积盆地分析中的参数包括宏观参数和微观参数。宏观参数特指沉积盆地中同一成因类型或成因相关的层序构成的层序组合体的总体特征,主要包括物质组成、宏观轮廓及叠置序列等。微观参数系指单个层序本身的识别标志,分为层序内部标志和层序界面标志。前者包括层序的几何形态、规模级别、内部构型、成因格架和充填序列等;后者包括界面的物理标识、剖面特征、成因属性和级别类型等。不同的层序参数类型揭示不同的成因背景,反映不同的动态过程和成因动力学意义。通过这些参数类型及其成因意义的研究,可分析层序形成与沉积盆地及板块构造的关系,进而研究层序的形成背景和成因动力学,最终为盆地动力学研究提供基础。     

从“构造热事件”分析阜新盆地多能源矿产共存成藏

阜新盆地煤、煤层气、石油、致密砂岩气、地热等多种能源矿产的分布和成藏受到盆地构造热演化的控制。纵向上，煤和煤层气主要集中在盆地上部地层，石油和致密砂岩气主要集中在盆地中部地层，地热主要集中在盆地底部地层。平面上，石油位于盆地中部和中南部，致密砂岩气位于盆地中部的东梁构造带，煤炭全盆地均有分布，主要可采煤层位于盆地中部，煤层气位于盆地中部，地热位于盆地中部的东梁构造带。盆地构造热演化与能源矿产的时空配置表明，盆地的构造热演化控制了盆地能源矿产的成藏，煤是多能源矿产重要的物质来源，盆地多能源矿产成藏顺序依次为：煤→石油→致密砂岩气→煤层气→地热。综合以上特征，阜新盆地多能源矿产的联合勘探开发应以东梁构造带、清河门—艾友构造带、王营—刘家构造带为主要勘探区域进行。     

中上扬子克拉通加里东期(寒武-志留纪)沉积层序充填过程与演化模式

以"构造控盆、盆地控相、相控组合"的思路和"过程-响应"原理为指导,即壳-幔耦合、板块活动和构造运动形成盆地,盆地沉积充填形成层序及相带组合的时空展布,而不同级别层序格架中层序结构、体系域叠加样式及相带的时空组合与盆地沉积充填过程密切相关。在前人对中上扬子克拉通盆地取得丰富的研究与勘探成果基础上,加强沉积环境、层序结构与沉积充填过程等方面的研究,对深化研究区认识以及油气资源勘探具有重要意义。因此,通过层序剖面结构、体系域叠加样式和相带组合的沉积响应记录,分析这些记录特征的时空变化规律来有效地揭示盆地沉积充填过程。具体以反映盆地整体特性的构造-层序(二级层序)为基础,以反映盆地充填格架的层序地层(三级层序)为单元,以反映层序沉积充填过程的层序结构、体系域叠置方式(四级以上层序)和相带分布规律为剖析对象"的技术路线,基于中上扬子加里东期克拉通盆地类型与演化阶段的划分,剖析了典型盆地的沉积充填过程,探讨了沉积层序充填特征及其差异性,并分阶段建立沉积演化模式。研究认为,中上扬子克拉通加里东期由克拉通内和克拉通边缘两大沉积域组成,盆地经历了由伸展机制到挤压机制的两个演化阶段,包括由裂谷型、裂陷型和坳陷型盆地构成的3期沉积充填过程。加里东期克拉通盆地在不同演化阶段,以及相同阶段不同类型盆地,具有不同的沉积建造类型、层序结构和体系域叠加样式等沉积响应,反映了个性鲜明的沉积充填特征和差异明显的控制因素。构造-层序充填过程的控制因素复杂多变,包括基底构造特征、构造运动、深大断裂、古隆起、相对海平面变化、气候变化和物源供给等,而多因素相互作用、综合影响,是特定时期特定盆地形成特有层序结构和叠加样式的关键所在。各阶段沉积模式在充填背景、建造类型、相带展布规律、演化过程与控制因素等方面具有继承性和差异性。加里东期中上扬子克拉通以隆坳相间格局为特征,克拉通台地边缘滩体与台地内广泛发育的白云岩滩和膏盐岩对油气的赋存和封盖意义重大。     

中上扬子克拉通海西-印支期(泥盆纪-中三叠世)沉积层序充填过程与演化模式

以"构造控盆、盆地控相、相控组合"的思路和"过程-响应"原理为指导,即壳-幔耦合、板块活动和构造运动形成盆地,盆地沉积充填形成层序与相带组合的时空展布,而不同级别层序格架中层序结构、体系域叠加样式及相带的时空组合与盆地沉积充填过程密切相关。在前人对中上扬子克拉通盆地取得丰富的研究与勘探成果基础上,加强沉积环境、层序结构与沉积充填过程等方面的研究,对深化研究区认识以及油气资源勘探具有重要意义。因此,通过层序剖面结构、体系域叠加样式和相带组合的沉积响应记录,分析这些记录特征的时空变化规律来有效地揭示盆地沉积充填过程。具体以反映盆地整体特性的构造-层序(二级层序)为基础,以反映盆地充填格架的层序地层(三级层序)为单元,以反映层序沉积充填过程的层序结构、体系域叠置方式(四级以上层序) 和相带分布规律为剖析对象"的技术路线,探讨和实践了中上扬子克拉通盆地海西-印支期沉积层序充填过程,剖析典型盆地的充填特征,与分阶段建立沉积演化模式。研究认为,中上扬子克拉通海西-印支期与加里东期的相似性是均由克拉通内和克拉通边缘两大沉积域组成,经历了克拉通边缘伸展和由伸展到挤压的2个盆地演化阶段,差异性是该期盆地类型与演化分异明显。典型盆地沉积充填特征表明,不同时期盆地充填特征的差异性决定于沉积充填控制因素的变化,各因素的控制作用因时因地而异。构造-层序充填过程的控制因素复杂多样,包括同沉积断裂、古地理格局、古隆起、碳酸盐生产率变化、相对海平面变化、基底构造特征和构造运动等,各种控制因素通过对层序沉积充填的边界条件、古地理背景、沉积环境、物源性质、层序结构和叠加样式等方面的影响来控制层序的发育,而且是造成沉积层序充填特征差异性的根本原因。各阶段沉积模式具有个性鲜明的充填背景、沉积建造类型、相带展布规律、演化过程和控制因素。海西-印支期中上扬子克拉通台地内保持隆坳相间,台缘以台盆相间为特征,优质储层发育于台地内和台缘高能礁滩环境,台内滞留环境和台盆区为有利盖层和烃源岩发育区。     

敦密断裂带能源矿产成矿规律研究

敦密断裂带中抚顺盆地、梅河盆地和桦甸盆地等富含煤、油页岩等能源矿产,这些能源矿产在3个盆地中展布存在一定规律,在抚顺盆地中含煤沉积主要位于盆地底部,油页岩位于盆地中部,梅河盆地上下分布两层含煤沉积,中部发育油页岩沉积,而桦甸盆地油页岩位于盆地中部,而含煤层系位于盆地上部。以油页岩层系为3个盆地的等时层位,根据岩石组合特征和能源矿产分布位置,表明敦密断裂带西南段(抚顺盆地)为持续稳定深水沉积,向东北方向,水体逐渐变浅,且在构造反转时期,东北段湖泊最先消失。     

沉积盆地充填过程的计算机模拟研究

利用计算机模拟沉积盆地的充填过程可加深对控制沉积层序发育的各种参数的认识,还可检验并预测沉积地层、沉积相和沉积体系的分布和配置规律。盆地充填的模拟方法可分为参控模拟和过程模拟,前者使用经验参数控制模拟行为,基本上是对地层几何形态的模拟,后者根据沉积作用的物理规律进行模拟,是一种更为逼近客观世界的方法．所用参数在不同尺度和不同类型的模型中不同,但海平面变化、构造沉降史、沉积物供给、沉积盆地的初始几何形态以及沉积物压实与均衡沉降等参数普遍使用．一维碳酸盐岩模拟模型已较成熟,二维模拟已得到广泛的应用,三维模拟将成为主要手段．模拟将建立在更为坚实的物理定律基础上．并将进一步考虑盆地内流体的流动和热史等．本文最后介绍Ｓｔａｎｆｏｒｄ大学的三维沉积过程模拟软件ＳＥＤＳＩＭ及其应用实例。     

万安盆地西部南昆嵩地区渐新世以来构造事件的沉积响应

南昆嵩地区位于万安盆地西部,晚中新世其北部断陷逐渐被沉积充填,南昆嵩地区成为万安盆地重要的物源输入通道,独特的构造位置使其成为研究万安盆地西部沉积充填演化与万安断裂走滑活动的窗口。对研究区开展地震资料的解释工作,综合运用沉积盆地分析和层序地层学等方法,通过对地震相的精细刻画,结合研究区几次重要构造事件之间的联系,分析南昆嵩地区构造事件的沉积响应。研究结果表明：南昆嵩地区区域地质构造具有明显南北分区的特征,北部为箕状断陷湖盆,南部为向西北方向倾斜的缓坡;南昆嵩地区渐新世以来主要发育断陷湖、下切河谷、扇三角洲、辫状河三角洲、陆架三角洲等类型的沉积相;现今南海扩张的背景下产生的一系列构造运动以及万安断裂多期左旋—右旋走滑运动对南昆嵩地区沉积充填演化具有控制作用。     

流体包裹体在沉积盆地分析中的应用

系统介绍并探索流体包裹体在沉积盆地分析研究中下列７个方面的应用：即岩相和古地理分析；层地层学研究；阐明盆地热事件；再造盆地构造沉降史：探讨沉积有机演化史；恢复盆地埋藏史；盆地地下水动力状况模拟。     

准噶尔盆地中新生代构造沉积演化与砂岩型铀成矿作用关系探讨

准噶尔盆地是我国重要的多能源矿产产出盆地之一。本文从盆地中新生代构造演化、沉积建造及古气候演化特征等基础砂岩型铀矿成矿地质背景入手,结合已知铀矿化发育层位、类型及分布范围特征,综合分析了准噶尔盆地中新生代构造沉积演化对砂岩型铀成矿的控制作用,认为:潮湿或半潮湿古气候环境有利于砂岩型铀矿含矿建造的发育;沉积建造类型控制铀矿化发育层位及容矿空间;构造活动期次及强度控制铀矿化发育时间、期次及保存与破坏。     

冀北中生代陆相火山-沉积地层填图单位划分探讨

冀北中生代陆相火山—沉积地层的填图单位(组内非正式岩石地层单位)，长期以来一直没有较统一的划分方案。根据该区地层的岩石成因组合和岩层相变规律的研究，提出火山岩系组内以相序的岩石组合划分岩性段填图，可以较好地反映火山岩的构造特征，有助于火山演化历史的研究；沉积岩系组内以沉积体系的岩石组合划分岩性段填图，可以生动地反映盆地的沉积特征和充填样式，有助于沉积层序的建立和盆地分析。这样，岩石地层单位(或填图单位)划分与火山—沉积盆地研究就可以有机地结合在一起。     

陆相盆地含煤、油页岩和蒸发盐地层单元沉积演化

陆相盆地地层单元在沉积过程中往往呈现一定的规律性,主要显示为地层单元的沉积相（岩相）组合、沉积建造、地层叠加样式和古生物群的渐进演化,对应着煤、油页岩和蒸发盐等经济矿产的潜在沉积。利用含煤、油页岩和蒸发盐特征性地层单元区分辽宁抚顺盆地、河南桐柏盆地和美国绿河盆地充填演化过程中不同地层单元的差异和潜在经济矿产的沉积,并且这些地层单元的沉积演化受气候和构造的联合控制。气候和构造控制了进入盆地中沉积物与水体供给速率以及盆地潜在可容纳空间的变化,造成盆地充填在过补偿、平衡补偿和欠补偿状态之间演化,引起地层单元岩性组合、沉积建造和古生物群的改变,能够合理解释煤、油页岩和蒸发盐的沉积。此外,不同类型盆地中气候和构造条件的差异也可能引起煤、油页岩或者蒸发盐的缺失。