构造活动影响下地质事件沉积序列——以鄂尔多斯盆地延长组长7油层组为例

中晚三叠世,印支运动I幕导致秦岭隆升,同期地震、火山活动频发,在鄂尔多斯湖盆中保存了大量地质事件沉积层。为了认识构造活动影响下地质事件沉积序列,探讨地质历史时期内各类地质事件的耦合关系,从全新的角度认识大型坳陷湖盆的形成和演化过程,笔者等以鄂尔多斯盆地内部及周缘的长7油层组野外露头及钻井岩芯中发育的关键事件沉积层为研究对象,对地震事件、浊流事件、火山事件、缺氧事件沉积特征和叠置关系进行研究。研究结果表明：在长7期,湖盆中多种事件沉积类型主要受控于中—晚三叠世秦岭造山运动,构造活动引起湖盆沉降,为事件沉积层的保存提供了条件;火山事件喷发的火山灰降落在湖盆中形成凝灰岩层,同时,也为湖盆缺氧事件创造了条件;沉积层因地震活动形成震积岩,而地震活动又是诱发浊流事件发生的关键因素;这些构造活动影响下的地质事件交替发生,共同构成长7油层组内各类事件沉积层的相互叠置关系。     

构造活动影响下地质事件沉积序列：以鄂尔多斯盆地延长组长7油层组为例

中晚三叠世,印支运动I幕导致秦岭隆升,同期地震、火山活动频发,在鄂尔多斯湖盆中保存了大量地质事件沉积层。为了认识构造活动影响下地质事件沉积序列,探讨地质历史时期内各类地质事件的耦合关系,从全新的角度认识大型坳陷湖盆的形成和演化过程,笔者等以鄂尔多斯盆地内部及周缘的长7油层组野外露头及钻井岩心中发育的关键事件沉积层为研究对象,对地震事件、浊流事件、火山事件、缺氧事件沉积特征和叠置关系进行研究。研究结果表明：在长7期,湖盆中多种事件沉积类型主要受控于中—晚三叠世秦岭造山运动,构造活动引起湖盆沉降,为事件沉积层的保存提供了条件;火山事件喷发的火山灰降落在湖盆中形成凝灰岩层,同时,也为湖盆缺氧事件创造了条件;沉积层因地震活动形成震积岩,而地震活动又是诱发浊流事件发生的关键因素;这些构造活动影响下的地质事件交替发生,共同构成长7油层组内各类事件沉积层的相互叠置关系。     

鄂尔多斯盆地南部延长组中几个重要事件沉积及其油气聚集关系

事件地层学是地层学的一个新的视角,通过对鄂尔多斯盆地南部晚三叠世长7,长6时期的浊流事件、火山作用事件及缺氧事件的研究与讨论认为,在盆地西南部及南部长6和长7油层组中的半深湖-深湖中发育的浊积岩具典型的浊流沉积特征,为湖相低密度流,并构成了该地区的主要储层类型;该时期发生了多期火山事件,这些火山作用事件与盆地有效烃源岩的形成休戚相关;缺氧事件主要发育于长7时期,属于地区性大型缺氧湖盆形成的缺氧事件.这些事件沉积的相互共同作用对延长组油藏的形成作出了巨大贡献:首先在长7时期,由于构造沉降、气候因素等因素影响,形成了深水环境,湖盆面积大,生物种类繁多,这为烃源岩提供了必要的物质基础;随着浊流事件、火山事件的发生,形成缺氧的环境,导致生物大量死亡埋藏,这些都为烃源岩的形成提供了有利的条件;长6-长7浊流沉积的浊积岩又是该地区的主要储层类型之一.正是这些事件沉积的相互共同作用,形成了该地区良好的油气藏.     

鄂尔多斯盆地晚三叠世构造活动及对优质烃源岩发育的影响

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段发育一套优质烃源岩,然而关于这套优质烃源岩发育的控制因素的研究相对有限,通过对这套优质烃源岩岩心观察与薄片分析,结合有关延长组岩石学、湖盆底形、沉积环境等方面的研究,确定鄂尔多斯盆地晚三叠世存在构造活动并探讨了这次构造对长7段优质烃源岩发育的影响。结果表明,鄂尔多斯盆地晚三叠世长8末-长7初存在一次构造活动,此次构造活动引起湖盆快速扩张,在湖盆内产生了多种响应,如盆地西南部湖盆底形变陡,沉积体系由曲流河体系变为辫状河-三角洲-湖泊体系,沉积物源发生改变,沉积中心向西南方向迁移,事件沉积丰富等。此次构造活动对长7段优质烃源岩的形成具有重要影响,主要体现在:1构造活动使得湖盆扩张,浮游生物生存空间增加,火山物质为生物繁盛提供了养分,极大地提高了生物生产力;2构造活动导致湖盆水体加深并分层,底层水体形成还原环境有利于有机质保存;3火山物质形成的凝灰岩与优质烃源岩互层沉积,可能为烃源岩提供大量U元素作为催化剂,促进烃源岩生烃演化。     

鄂尔多斯盆地早期构造演化与沉积响应——以姬塬地区长8～长6油层组为例

通过对姬塬地区晚三叠世延长组的长8～长6油层组岩石组分特征、沉积相特征、震积岩及凝灰岩发育规律的分析,探讨了鄂尔多斯盆地早期构造演化与沉积响应过程。研究表明,秦岭隆升时间大致在长8沉积早期,而六盘山的隆升则是稍晚的长7沉积期,长8～长6沉积期可视为中生代鄂尔多斯盆地的早期成形阶段。姬塬地区长8沉积期构造相对稳定,砂岩中不含碳酸盐岩岩屑,无震积岩发育,主要发育浅水三角洲沉积;长7沉积期盆地西南缘的挤压导致了湖盆强烈坳陷,砂岩中开始出现碳酸盐岩岩屑,大量发育的震积岩与频繁出现的凝灰岩共生,研究区以发育水下扇的半深湖为特征;长6沉积期火山活动减弱,但盆地西部断裂带的构造活动仍较强烈,地层中常有震积岩出现,沉积环境以湖泊三角洲为主。由姬塬地区长8～长6沉积期古地理演化,证明以长7沉积期为界,之前鄂尔多斯盆地的演化主要受南缘构造活动控制,自长7沉积期开始同时受盆地南缘和西缘构造活动影响,但以西缘的构造活动控制更强烈。     

鄂尔多斯盆地中三叠统与上三叠统地层界线讨论

针对延长组地层划分的争议,开展了延长组孢粉组合、岩石学特征、湖盆演化规律等对比分析,结果显示长8－长10地层与长1－长7地层差异显著。其中,长8－长10油层组沉积期,地势平坦,河流、三角洲和滨浅湖沉积发育,岩石成分成熟度低,孢粉组合中蕨类植物孢子占优势,中三叠世的重要分子Punctatisporites、Verrucosisporites含量较高;长7油层组沉积期深湖范围宽广,盆地西南、西部地区长7砂岩中石英含量明显提高,岩石类型发生较大的改变,西缘和西南缘沉积体系也由辫状河、辫状河－三角洲体系演化成冲积扇、扇三角洲沉积体系,该段地层孢子花粉含量相近,以具有晚三叠世色彩的Duplexisporites大量出现为特征。此外,在盆地西部、西南及湖盆中部地区,长7底部稳定分布的一套凝灰岩薄层,记录了同期的火山、岩浆活动等地质事件,为早印支运动的重要表现形式,因此长7与长8之间地层界线为中三叠统与上三叠统界线。     

鄂尔多斯盆地南部晚三叠世沉降与沉积中心研究

从古地貌恢复的角度出发,依据残留厚度和补偿厚度印模法原理,恢复了鄂尔多斯盆地晚三叠世早期古地层厚度,从而确定了沉降中心;选取粒度矩法平均值这一参数,对同井位同层位的粒度值求平均值,将所得值投放平面图,获得粒度均值平面等值线图,湖盆中细粒碎屑物质的聚集区反映了古水流的汇合区,指示沉积中心。研究结果表明,鄂尔多斯盆地晚三叠世早期沉降中心位于马家滩-白豹-宜君一线,西南部镇原-崇信一线存在局部沉降区,盆地的地层厚度变化较大,说明晚三叠世差异沉降作用明显;而沉积中心主要位于正宁-合水-姬塬-吴起-志丹-太白-黄陵-黄龙一线围成的区域,由西北向东南延展,并以北西-南东为轴向两侧迁移,长10至长7沉积期湖岸线的变化,反映了受构造沉降速率控制,湖盆的沉积中心不断扩大,长7沉积期湖盆面积最大。     

秦岭造山带与鄂尔多斯盆地印支期构造事件年代学对比

秦岭和鄂尔多斯盆地相互毗邻,秦岭的造山作用和鄂尔多斯盆地内陆湖盆的发展演化之间存在有机的联系,构成了山—盆耦合体系。印支构造活动具有多旋回演化的特征,它是秦岭全面造山的关键时期,可划分230~238Ma、210~224 Ma和198~206 Ma三个重要构造演化阶段,其中中期构造活动留下的地质记录最丰富。本次研究采用LA-ICP-MS锆石原位U-Pb年龄分析技术,获得了延长组长7中上部和底部凝灰岩的年龄分别为221.8±2.0 Ma和228.2±2.0 Ma,通过对鄂尔多斯盆地三叠系延长组凝灰岩年龄的界定、分析,推算延长组顶底不整合面的年龄分别为199.6 Ma和237 Ma。长7中上部和长6厚层重力流砂体的形成时间为215~224 Ma。提出延长组底部和顶部的两个沉积间断面分别对应于秦岭造山带印支早期和晚期构造活动开始或结束阶段,并在盆地内识别出了中期构造事件,该事件造成盆地快速沉降,大面积分布的长7油层组底部凝灰岩和长7油层组中上部—长6油层组中下部的厚层深水重力流砂岩是该期构造活动的直接产物。因此印支构造活动在鄂尔多斯盆地形成了两个构造层序界面和两套沉积事件地层。此外,文章总结了中期事件在鄂尔多斯盆地的八大沉积耦合效应。     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长8段液化柱及相关软沉积物变形

笔者在鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长8段的岩芯中首次识别出液化柱变形构造,本文从三维空间研究其宏观与微观特征。赋存液化柱的长8段的多个层位的岩芯中均发现有软沉积物变形构造,如液化流动变形、水塑性变形及脆性变形等,广泛分布于盆地不同地区的钻井岩芯中,并在垂向上重复出现。结合长8段的沉积环境和构造背景分析,笔者认为长8段的液化柱与软沉积物变形系地震触发。晚三叠世鄂尔多斯盆地以南秦岭地震造山运动与盆地沉陷是长8段软沉积物变形的构造背景。根据地震触发软沉积物变形构造的时空分布,鄂尔多斯盆地在长8段沉积的地质时期已受控于秦岭造山带动力机制的控制,而不是传统认为的仅在长8段沉积末期。     

鄂尔多斯盆地华池—庆阳地区上三叠统延长组长6油层组古地震变形构造及砂体叠置关系*

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长6 油层组是盆地内中生界最重要的含油层段之一。长6油层组以储集砂体发育、成因类型多样为特征。其中,位于湖盆中部的华池—庆阳地区在长6油层组沉积演化过程中广泛发育了一套与古地震事件有关的液化变形构造砂体。该地区长6油层组砂体中所发育的液化变形构造类型主要包括：负荷及砂球构造、振动液化卷曲变形构造、沙侵蘑菇、液化岩脉、液化摆动构造等。地震事件与重力滑塌所形成的变形构造的区别主要表现在：变形构造的优势方位、是否存在滑动面和是否存在均一化层。与古地震事件有关的液化变形构造砂体和其他成因类型砂体的叠置,主要包括两种类型：一为地震事件成因砂体与正常沉积作用所形成的砂体（三角洲前缘砂体）的叠置;二为地震事件成因砂体与由地震作用导致的三角洲前缘滑塌再搬运而形成的浊积砂体的叠置。最后,建立了不同沉积作用所形成砂体的成因模式。     

鄂尔多斯盆地南部延长组时代划分及长73对印支Ⅰ幕的响应

鄂尔多斯盆地延长组地层时代划分存在较大分歧,即延长组地层时代是否包含中三叠世以及中、上三叠统界线的确定,而长73地层的归属是其关键.针对争议采集了盆地南部何2井长73底部凝灰岩（H2-2）和长73中上部凝灰岩（H2-1）样品,对H2-2进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩相学研究,对H2-1进行了岩相学和地球化学特征分析.结果表明:岩浆锆石的206Pb/238U加权年龄为239.8±2.0 Ma,属于中三叠世拉丁期,构造活动对应印支Ⅰ幕;凝灰岩来源于大陆花岗岩环境,与西秦岭地区的构造环境一致.结合前人研究成果,认为延长组地层跨中、晚三叠世,长73地层属于延长组第2段并划归到中三叠统,其顶部（即"张家滩页岩"顶部）为中、上三叠统的分界.印支Ⅰ幕构造岩浆活动在盆地发育了延长组长7油层组及凝灰岩等事件沉积,西秦岭地区的花岗质岩浆活动与长73凝灰岩在年龄、分布厚度、岩石组成和构造环境上均具耦合性,长73凝灰岩有可能来自西秦岭的岩浆活动.      

右江盆地晚古生代深水相地层沉积构造演化

在对测自桂西地区的田林八渡、那坡坡荷、百色平圩、阳圩等地晚古生代的深水相沉积地层的沉积特征、玄武岩地球化学分析以及重要的构造地质事件研究的基础上．对右江盆地晚古生代盆地沉积演化做了阐述,提出了右江盆地自早泥盆世晚期开始出现大陆边缘裂离,先后经历了裂谷盆地形成阶段(早泥盆世晚期-中三叠世早期)、洋壳盆地形成阶段(晚泥盆世-早石炭世)、洋壳盆地强烈扩张阶段(晚石炭世-中二叠世)、洋壳盆地收缩阶段(晚二叠世-中三叠世早期)-洋盆封闭快速充填阶段(中三叠世晚期)的完整沉积盆地演化序列。     

鄂尔多斯盆地西、南缘奥陶纪地质事件群耦合作用

北祁连造山带和北秦岭造山带在早古生代经历了相似的洋陆转化过程,于奥陶纪时发育了汇聚板块边缘的沟-弧-盆体系,分别形成了北西向展布的北祁连造山带走廊南山北缘早古生代岛弧及弧后盆地和东西向展布的北秦岭造山带早古生代岛弧及弧后盆地。期间,秦岭-祁连洋的俯冲造山作用和鄂尔多斯盆地西南缘沉积类型和内陆湖盆的发展演化之间存在有机的联系,构成了盆-山耦合体系,引发一系列构造事件、火山喷发事件和多种类型的事件沉积等。它们之间存在着一系列成因机制上的联系,有着共同的宏观背景。鄂尔多斯盆地西、南缘在几乎相同时期存在一次构造背景的转变,由被动大陆边缘转化为主动大陆边缘,并诱发了多期火山喷发事件,在盆地西南缘奥陶系形成多套斑脱岩夹层,这些斑脱岩可能为同时期或者稍后的钾盐矿(包括含钾卤水)的形成提供了重要物源。同时,鄂尔多斯盆地南缘由浅水碳酸盐台地陷落为深水斜坡,在盆地西、南缘奥陶系有规律的集中发育重力流沉积(海底扇、浊积岩等)、滑塌沉积和震积岩等事件沉积。从形成机制上,华南板块向北俯冲触发了火山活动和地震,火山喷发在奥陶系集中沉积了多套凝灰岩夹层,地震活动导致同时期大套重力流沉积,并触发相对深水区沉积物向深水区移动,使得重力流沉积转化为浊流沉积,形成了具有良好储层的浊积岩。统计表明,上述事件发育的时间与秦岭地区构造活动相对最活跃的时期基本一致。因此这些分布稳定的凝灰岩薄层和中奥陶世集中有规律分布的重力流沉积砂体为华南板块向华北本快俯冲背景下形成的,它们之间存在耦合关系。     

150 Million year history of North China Craton disruption preserved in Mesozoic sediments of the Ordos basin

ABSTRACT

The Ordos Basin, situated in the western part of the North China Craton, preserves the 150-million-year history of North China Craton disruption. Those sedimentary sources from Late Triassic to early Middle Jurassic are controlled by the southern Qinling orogenic belt and northern Yinshan orogenic belt. The Middle and Late Jurassic deposits are received from south, north, east, and west of the Ordos Basin. The Cretaceous deposits are composed of aeolian deposits, probably derived from the plateau to the east. The Ordos Basin records four stages of volcanism in the Mesozoic–Late Triassic (230–220 Ma), Early Jurassic (176 Ma), Middle Jurassic (161 Ma), and Early Cretaceous (132 Ma). Late Triassic and Early Jurassic tuff develop in the southern part of the Ordos Basin, Middle Jurassic in the northeastern part, while Early Cretaceous volcanic rocks have a banding distribution along the eastern part. Mesozoic tectonic evolution can be divided into five stages according to sedimentary and volcanic records: Late Triassic extension in a N–S direction (230–220 Ma), Late Triassic compression in a N–S direction (220–210 Ma), Late Triassic–Early Jurassic–Middle Jurassic extension in a N–S direction (210–168 Ma), Late Jurassic–Early Cretaceous compression in both N–S and E–W directions (168–136 Ma), and Early Cretaceous extension in a NE–SW direction (136–132 Ma).     

羌塘地块东南部上三叠统巴贡组软沉积变形特征及其意义

羌塘地块东南部巴青、索县一带,在上三叠统巴贡组内发育大量未固结状态下发生的软沉积变形。其形态特征主要表现为枕状、球状、链状以及卷曲状,在平面较大范围内均有发现,纵向上密集分布,100余米长的扎德改剖面中发育有7层明显的软沉积变形构造。经过详细地变形特征描述与比对,认为这些软沉积变形主要是与地震振动相关的震积岩,部分变形清晰地显示出受伸展背景的控制。震积岩是软沉积物对古构造活动的记录,研究区内巴贡组震积岩的密集发育表明巴贡组沉积期区域构造活动强烈,对比晚三叠世早期地层中震积岩的发育状况,发现构造活动在诺利中晚期更加强烈,与羌塘地块中晚三叠世火山岩的年代呼应。     

哈萨克斯坦楚-萨雷苏盆地热兹卡兹甘地区构造运动与沉积演化

本文基于对楚-萨雷苏盆地热兹卡兹甘地区的构造运动、相应动力学机制、沉积地层的研究,对楚-萨雷苏盆地盆地上古生界沉积演化做了阐述,提出了热兹卡兹甘地区晚古生代经历了早中泥盆世火山盆地—晚泥盆世(成盆初期)滨海冲积平原、局限台地—早石炭世(海侵期)台地、台缘斜坡、陆棚—中晚石炭世(海退期)海陆交互相三角洲—早二叠世(干旱气候期)干盐湖—晚二叠世盐湖的沉积演化。     

东昆仑东段晚古生代—中生代若干不整合面特征及其对重大构造事件的响应

地层不整合接触是研究地质发展历史和鉴定地壳运动特征的重要依据。通过大范围露头尺度和填图尺度不整合面的识别,结合不同时代地层沉积体系的特征及构造变形样式的对比研究,发现东昆仑造山带东段晚古生代—中生代地层由底到顶共发育有4个不同类型的不整合面,分别是上二叠统格曲组与上石炭统浩特洛哇组之间的角度不整合面、中三叠统希里可特组与闹仓坚沟组之间的微角度不整合面、上三叠统八宝山组与下伏不同时代地层之间的角度不整合面、下侏罗统羊曲组与上三叠统八宝山组之间的平行不整合面。这几个不同时代的不整合面分别代表了东昆仑东段晚古生代—中生代地质演化时期中特定的构造事件。其中,格曲组与浩特洛哇组角度不整合关系代表东昆仑造山带南缘阿尼玛卿—布青山古特提斯洋晚二叠世开始向北俯冲的构造事件;希里可特组与闹仓坚沟组微角度不整合关系与陆(弧)陆局部差异性初始碰撞的洋陆转换构造事件密切相关;八宝山组与下伏不同时代地层角度不整合关系是东昆仑地区分布较广、意义重大的一个不整合面,代表中三叠世晚期—晚三叠世早期东昆仑地区陆(弧)陆全面碰撞的主造山构造事件,同时该期碰撞造山事件铸就了东昆仑及其周缘地区的基本构造格架。羊曲组与八宝山组之间平行不整合面则与晚三叠世晚期—早侏罗世早期陆内演化过程中地壳垂向抬升事件相关。这些不整合面的厘定及其代表的相应构造事件对于合理建立东昆仑地区晚古生代—中生代构造演化过程具有重要意义。     

西秦岭三叠纪沉积盆地演化

笔者在概要介绍了西秦岭三叠系的分布与建造特征、沉积环境、生物区系特征，三叠系的构造形变特征以及与相邻地质体的形变差异性的基础上，论述了该区在中三叠世短暂的地质发展演化过程中，由扬子型稳定浅海碳酸盐岩沉积快速演变为特提斯型深海巨厚复理石沉积的演化历史，讨论了特提斯型裂陷槽由裂开接受沉积—关闭结束沉积。快速关闭并褶皱形变这一完整演化过程中的构造特征，总结了三叠系的盆地演化规律。