宁夏固原古近系寺口子组砂岩成因探讨*

宁夏固原寺口子组砂岩是中国古近纪内陆古环境研究的重要载体。通过岩性、沉积构造、石英颗粒表面微结构和粒度分布特征研究,对其成因进行了深入探讨。结果表明,古近系寺口子组砂岩由3个成因段构成:段Ⅰ为河流相沉积;段Ⅱ,即砂岩主体,为典型风成砂岩,沉积环境为风成沙丘和丘间地;段Ⅲ,初步推断其为湖相沉积。结合中国古近纪气候背景、研究区域地形条件及古风向,推断寺口子组砂岩主体风成沉积为行星风系控制下的沙漠沉积。     

六盘山北部寺口子砂岩研究现状、问题及意义

古近纪内陆古环境重建是我国第四纪和新生代地质研究面临的前沿课题。位于青藏高原东北缘六盘山北部,作为著名寺口子组的正层型剖面,寺口子砂岩剖面是该期内陆环境变化重建的一个理想剖面。但其成因认识尚存在水成与风成两大分歧,以致其时代、成因、环境等一系列问题尚无定论。前人研究的基础上,通过对寺口子剖面进行野外调查与研究,进一步厘定沉积时代,澄清沉积特征,揭示成因类型,恢复沉积过程,重建其古地理环境与演变过程,并与区域及全球有关地质环境及古气候事件记录进行对比,探讨其对全球气候环境演变的响应机理,有助于解决该地层的成因与环境问题,有望建立一个典型古近纪内陆沉积剖面,促进中国内陆古近系记录及其古环境研究,并为青藏高原隆升—季风变迁—沙漠演化等耦合机制研究提供新的证据,同时,对类似砂岩地层的研究具有一定的推动作用。     

青藏高原东缘盐源盆地古近纪风成沙丘及其古地理意义*

盐源盆地始新世丽江组沉积时期发育了一套具大型高角度交错层理的红色砂岩,其确切成因对于厘定青藏高原东缘古近纪古地理格局、恢复东亚新生代干旱带与古气候演化过程具有重要意义。文中通过对盐源盆地始新统丽江组红色砂岩的沉积特征进行系统分析,证明该套砂岩的岩性、粒度分布、石英颗粒表面特征与沉积构造等明显不同于水成沉积,而与典型风成沙丘相应特征完全一致,表明其为风成沙丘沉积。结合古近纪研究区的古气候条件、大气环流样式与大地构造背景,笔者进一步推断盐源盆地始新世风成沙丘可能沉积于中国古近纪干旱带内的沙漠环境。根据目前相关研究资料,确认青藏高原东缘存在一个厚度稳定的古近纪风成沙丘富集带。     

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。     

云南思茅盆地景谷地区下白垩统曼岗组风成砂岩沉积学特征及其古气候意义

本文通过野外剖面的观察和实测,室内薄片鉴定、阴极发光分析、粒度分析、扫描电镜及能谱测试分析,研究了云南思茅盆地景谷地区下白垩统曼岗组风成砂岩沉积学特征,详细了解了风成砂岩的发育特征,以期为研究区白垩纪古气候研究提供新的资料,为我国钾盐勘探提供一定的地质依据和新的思路。研究结果表明:1研究区曼岗组主要出露一套中—细粒石英砂岩、岩屑石英砂岩,发育中—大型交错层理、平行层理,碎屑颗粒分选中等-好,以次圆状-圆状为主,孔隙不发育,杂基含量少;2曼岗组中段发育具平行层理的石英砂岩,粒度分布呈双众数,带状分布,石英颗粒为浑圆状,颗粒表面见Fe、Mn质薄膜,颗粒表面具明显的碟形坑等特征,属于典型的风成砂岩,初步判定其沉积环境为风成沙丘和丘间沉积;3景谷地区下白垩统曼岗组风成砂岩,整体表现为干热型气候,曼岗组中段为丘间沉积,曼岗组上段和下段为沙丘沉积。其在搬运沉积成岩过程中经历了强烈的物理、化学风化作用,整体表现为氧化环境,风力较大,风速稳定,持续时间长。此外,可能还经历了一段时期的湿润性气候环境,这可能与大气降水、大气环流带的迁移,以及白垩纪海侵作用等有关。     

鄂尔多斯盆地风成含铀岩系的识别——以XX井为例

本文以XX井为例,通过详细的岩心观察和描述,结合岩石薄片鉴定、扫描电镜观察及粒度分析等方法,对鄂尔多斯盆地西南部工业含铀岩系下白垩统洛河组开展了系统的沉积学研究。在洛河组中共识别出风成沙漠(下段)和洪泛河流(上段)2种沉积相,风成沙漠沉积相又分为沙丘、沙丘间、沙席、旱谷4种亚相,洪泛河流沉积相又分为河床和堤岸2种亚相。洛河组下段砂岩段主要由红色、黄色、灰绿色粗-细砂岩组成,矿物成分以石英为主,佐以少量岩屑(沉积岩屑)和长石(微斜长石、条纹长石),砂粒干净、明亮,含较少胶结物与杂基,成分成熟度较高;以中-细砂为主,粒径范围在2.2～3Φ之间,次棱角-次圆状;粒度概率累积曲线显示以跳跃搬运组分为主体,伴随有少量悬浮搬运组分,粒度分选性好,结构成熟度高。沉积构造广泛发育大型高角度交错层理、平行层理和波状层理等;层内可见呈舌形向上或向下尖灭的垮塌层,具有逆粒序的风成沙波层以及形似暗色条纹的条纹层等特殊风成沉积构造。砂岩颗粒表面具有一系列碟型和新月型撞击坑、麻坑、化学溶蚀与沉淀以及沙漠漆等现象。将洛河组下段砂岩与典型河流相砂岩、风成砂岩进行对比,表明鄂尔多斯盆地西南部洛河组下段含铀砂岩符合典型风成砂岩的特征。该风成含铀岩系的发现为国际上砂岩型铀矿增添了新的类型,为中国北方铀矿勘探拓展了找矿空间和找矿潜力,为砂岩型铀矿的进一步勘探提供了新思路。     

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。     

江陵凹陷富钾硼锂卤水砂岩储层特征研究①

江陵凹陷古近系液态型卤水矿床蕴藏着丰富的钾锂硼等资源。砂岩是一种重要的储层岩性,而该盆地上白垩统发育厚层的风成砂岩沉积,是否能作为潜在储层是值得关注的问题。以江汉盆地江陵凹陷西北缘的宜昌红花套镇、猇亭和当阳市远安县等地区的露头为研究对象,结合凹陷内白垩系红花套组钻井岩心分析,并与始新统新沟嘴组下段砂岩岩心物性进行对比,研究发现白垩系红花套组风成砂岩分选好,磨圆度高,属中孔低渗储层,与新沟嘴组下段砂岩物性相似。由此可见,江陵凹陷白垩纪的风成砂岩是江陵地区下一步探索富含钾、锂、硼等元素卤水的重要目地层位。     

粤北丹霞盆地晚白垩世丹霞组沉积相及古气候意义

粤北丹霞山作为世界自然遗产"中国丹霞"的典型代表,在地貌方面已经积累了丰富的研究成果,但是对丹霞地貌成景地层(晚白垩世红层)的沉积环境和古气候的研究较少。通过对巴寨剖面丹霞组的野外观测、砾石统计、室内砂岩样品薄片鉴定及粒度分析,进行详细的沉积相研究。巴寨剖面丹霞组出露巴寨段和锦石岩段,前者以砾岩为主,发育粒序层理及平行层理、底侵蚀面、叠瓦状构造等,而后者以发育大型交错层理的风成砂岩夹古土壤为特征。在盆地其他位置,可见丹霞组白寨顶段砾岩地层。研究结果表明,在巴寨剖面的晚白垩世丹霞组红层中,可以识别出正粒序层理砾岩、逆粒序层理砾岩、平行层理砾岩、无沉积构造砾岩、大型交错层理风成砂岩、中—薄层砂岩、古土壤7种岩相。巴寨段砾石大小主要为0.5～9.5 cm,成分以脉石英、石英砂岩及砖红色砂岩为主。锦石岩段砂岩粒径为0.03～0.5 mm,分选性好,以跳跃组分为主,指示风成环境。丹霞组从巴寨段到锦石岩段沉积物粒度变细、沉积速率由快变慢,指示了由河流主导的冲积扇沉积体系向沙漠沉积体系的转变,反映了古气候向干热变化,锦石岩段的风成砂岩可能与东亚中纬度地区晚白垩世Campanian期古气候广泛的干旱化有关。丹霞组沉积末期(白寨顶段),古气候条件再次变湿,降水增加,河流将粗粒碎屑物再次搬运到盆地发生沉积,新的冲积扇叠覆在锦石岩段风成砂岩—古土壤序列之上。     

湖南衡阳盆地东缘白垩系风成沉积的发现及其古环境意义

首次报道了湘中南衡阳盆地东缘上白垩统红花套组中的风成沉积,重新认识了该地区晚白垩世时期的古地理环境。研究区红花套组主要出露一套紫红色块状中-细粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩,普遍见指示风成沙漠环境的巨型板状、楔状交错层理、双向交错层理、平行层理以及典型的风棱石;镜下不含泥质、云母等悬移组分,电镜下可见碟形坑、新月形撞击坑、上翻（平坦）节理片等,综合分析后确认该套砂岩为风成沉积。该套风成砂岩具有重要的古环境意义:风成砂岩的发现,指示该时期为干热气候,沙漠化、盐湖化明显,食物的短缺可能导致衡阳盆地一带恐龙的迁徙;依据沙丘前积纹层倾向特征,恢复了湘中南乃至湖南地区的地表风带特征,为佐证衡阳盆地与其周缘红盆相连通提供一种新的依据。该发现为湖南省的风成沉积领域提供了宝贵的研究材料。     

甘肃兰州黄河北岸疏松砂岩成因

广泛分布于甘肃兰州黄河北岸红城以东至皋兰以西一带的桔红色疏松砂岩体几乎全由石英颗粒组成,对其研究不仅具有较高的经济价值,而且对于了解中国西北地区干旱环境演变具有极其重要的意义。长期以来,该层砂岩的成因问题一直备受中外地质学家的关注。为此,针对该层疏松砂岩,通过野外沉积构造描述、室内颗粒分析试验及扫描电镜分析等方法,分别从沉积构造、粒度及石英颗粒表面形态特征等方面对其成因进行分析。研究结果表明,兰州黄河北岸水阜乡至曹家湾一带疏松砂岩水平层理沉积特征明显,砂岩粒度累积曲线具有典型水成特性,石英颗粒表面可见比较发育的贝壳状断口及因溶蚀作用而导致的鳞片状剥落等水下沉积特征;朱家井至红城一带疏松砂岩中风成板状斜层理沉积特征明显,其粒度累积曲线具有典型风成特性,石英颗粒表面可见比较发育的麻面、蝶形坑等风成特征。该层砂岩并非单纯的风成或水成,其成因具区域性。     

云南丽江古近纪风成沉积的发现及其气候意义

云南丽江地区宝相寺组（E2b）下部（原美乐组）一直被认为是水成沉积,本文认为其属于风成沉积。宝相寺组下部巨厚砂岩的主体岩性为紫红色中细粒石英砂岩,不含泥质和云母等悬移质,大型高角度平板状交错层理发育,厚度巨大,风成沙丘前积层特征明显。石英砂的磨圆度高,在电子显微镜下普遍可见风成砂所特有的碟形撞击坑、新月型撞击坑及毛玻璃化表面等特征,可能为沙漠风成沙丘沉积。研究区古近纪以来的沉积特征表明,青藏高原东部的气候经历了一个由干旱到潮湿的重大转变。推测这种气候转变可能是始新世、渐新世之交全球变冷变干事件（EOGM）在青藏高原东部的沉积响应,也可能与青藏高原初次快速隆升及东亚古季风的开始形成有关。     

风成砂沉积和古气候研究

作为一类常见的陆相沉积岩类型,风成砂岩产出于太古代到新生代的岩石记录中。风成砂沉积的形成与古气候、古环境密切相关,因而地质历史中的风成砂沉积是研究古气候和古地理环境的重要窗口。本文回顾了国内外风成砂沉积的研究进展,着重讨论了气候因素控制下风成砂沉积的成因及其形成过程。当前,国际研究注重风成沙丘形成过程的推理和模拟以及风成砂的沉积成岩过程,在风成沙丘形成过程、计算模拟、沉积保存的四维时空模型、风成相等方面取得了许多新认识。鉴于国际研究动态,国内需要在地层记录中鉴别和剖析风成砂的宏观和微观形态特征基础上,加强风成砂沉积动力学过程研究,增强对风成砂沉积(微)环境的理解和认识。     

红寺堡盆地晚更新世沉积特征及古气候背景

萨拉乌苏组、水洞沟组和马兰黄土是青藏高原东北缘弧形构造带乃至鄂尔多斯高原西部晚更新世发育的3套重要的沉积层系,但三者之间的沉积接触关系一直存在着争议。以红寺堡盆地为研究对象,在路线地质调查的基础上,结合砂岩石英颗粒表面扫描电镜分析及黏土矿物含量分析,查明3套地层之间的纵横向变化关系,确定红寺堡盆地晚更新世接受黄土沉积的最早时限及所处的古气候背景。研究认为:红寺堡盆地萨拉乌苏组与水洞沟组和马兰黄土之间是上下叠置关系,湖盆中心萨拉乌苏组上覆水洞沟组,湖盆边缘萨拉乌苏组上覆马兰黄土;水洞沟组与马兰黄土之间为同时异相的相变关系,在湖盆中心为湖相沉积,在湖盆边缘地形相对较高的部位,则为同时期的风成黄土沉积;红寺堡盆地接受黄土沉积的最早时限为萨拉乌苏组沉积末期,萨拉乌苏组顶部局部可见风成沉积的柱状节理,砂岩石英颗粒表面具有水成和风成兼顾的特征。红寺堡盆地晚更新世经历了温暖湿润-寒冷干旱-温暖湿润-寒冷干旱的气候变化过程,在萨拉乌苏组二段与水洞沟组中部,伊利石和绿泥石含量表现为相对低值,而蒙脱石和高岭石含量表现为相对高值,蒙脱石含量明显增加,但同时又有高岭石矿物的出现,总体上反映了温暖湿润的古气候特征,两期温暖湿润的环境分别对应于深海氧同位素曲线MIS3与MIS5阶段,具有全球对比意义。研究成果为鄂尔多斯高原西部生态环境的演化及综合治理提供了基础地质依据。      

江西信江盆地晚白垩世风成沙丘的发现及其古风向

长期以来,江西信江盆地晚白垩世圭峰群塘边组(K2t)均定为水成沉积,本文的研究结果则认为属风成沉积.沉积结构、构造和石英沙颗粒表面特征研究结果表明,该组的主体岩性为紫红色中-细粒净砂岩,基本不含泥质和云母等悬移质,大型高角度平板状交错层理发育,层系厚度巨大,风成沙丘前积层特征明显,石英沙磨圆度好,在电子显微镜下普遍可见风成沙特有的碟形撞击坑、新月形撞击坑和毛玻璃化表面特征,属于风成沙丘沉积.古流向恢复表明,信江盆地以西风为主,东北风为次,同时见有少量东南风与西北风.根据当时的古地理格局及地表风带模式判断,研究区位于当时的北半球西风带和东北信风带之中,同时可能存在东南向和西北向的古季风.     

冀北承德盆地杏石口组沉积相及演化模式

笔者在完成"河北1/5万新杖子、承德幅区域地质矿产调查"工作中,选取了更具代表性的承德县上谷乡杏石口组剖面进行了实测和研究,并将其细分为两个岩性段,一段以粗碎屑沉积为主,岩性主要为砾岩夹少量砂岩透镜体;二段主体为一套细碎屑沉积,岩性为砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩(局部发育1-2层煤线)。据岩石组合特征将其划分为泥石流沉积、辫状河道沉积、筛状沉积、漫流沉积、河道滞留沉积、边滩沉积和河漫滩沉积共7种沉积成因类型,进而归纳出杏石口组一段属于冲积扇沉积相,包括扇根、扇中和扇缘3个沉积亚相;杏石口组二段为河流沉积相;晚期局部沼泽化,形成河沼相沉积。在此基础上初步建立了杏石口组沉积演化模式。     

古沙漠沉积及其层序单元—以鄂尔多斯白垩纪内陆古沙漠盆地为例

古沙漠是以风成沉积为特征的一种特殊环境的充填, 由于风成沉积与水成沉积机制不同, 目前以湖泛面为依据所开展的陆相湖盆层序地层研究的原则不能完全适用于古沙漠地层.分析讨论了基于地下潜水面为沉积基准面的古沙漠沉积作用过程及其控制因素, 探讨了古沙漠层序地层的构成及其单元的划分, 并提出了古沙漠成因地层及沉积学研究的有关概念和方法.      

柴达木盆地旺尕秀地区上侏罗统—下白垩统风成砂的发现及其意义

本次研究在柴达木盆地旺尕秀地区上侏罗统红水沟组上覆地层中,首次发现了风成沉积。地层主体为一套棕黄色细—中砂岩,由分选、磨圆好的石英砂组成;扫描电镜下可见风成砂特有的碟形撞击坑和新月形撞击坑等特征;层内普遍发育风成大型高角度板状交错层理,层系厚度巨大,风成沙丘前积层特征明显;发育液化作用产生的牵引褶曲、倒转褶曲等常见的风成沙丘同沉积变形构造。根据岩性和沉积构造特征共在地层中识别出4种沉积亚相:沙丘亚相、丘间亚相、旱谷亚相和沙漠湖亚相,其中沙丘亚相以风成大型交错层理为显著特征,丘间、旱谷和沙漠湖亚相则以水成沉积为主。风成砂沉积的存在丰富了柴达木盆地中生代的沉积类型,为区域地层对比及西北地区晚中生代古气候和古环境研究提供了新的证据和材料。     

柴达木盆地旺尕秀地区上侏罗统-下白垩统风成砂的发现及其意义*

本次研究在柴达木盆地旺尕秀地区上侏罗统红水沟组上覆地层中,首次发现了风成沉积。地层主体为一套棕黄色细-中砂岩,由分选、磨圆好的石英砂组成;扫描电镜下可见风成砂特有的碟形撞击坑和新月形撞击坑等特征;层内普遍发育风成大型高角度板状交错层理,层系厚度巨大,风成沙丘前积层特征明显;发育液化作用产生的牵引褶曲、倒转褶曲等常见的风成沙丘同沉积变形构造。根据岩性和沉积构造特征共在地层中识别出4种沉积亚相: 沙丘亚相、丘间亚相、旱谷亚相和沙漠湖亚相,其中沙丘亚相以风成大型交错层理为显著特征,丘间、旱谷和沙漠湖亚相则以水成沉积为主。风成砂沉积的存在丰富了柴达木盆地中生代的沉积类型,为区域地层对比及西北地区晚中生代古气候和古环境研究提供了新的证据和材料。     

青藏高原东北部隆升：来自宁夏同心小洪沟剖面的证据

青藏高原边界地区的研究,尤其是砾石研究,对探讨青藏高原的隆升过程及隆升机制具有重要意义。本文选取青藏高原东北部香山山前小洪沟剖面,对出露的新生界各层位的砾石进行统计。统计结果显示,该剖面寺口子组上段、红柳沟组下段、红柳沟组上段、第四系以及现今河床出露的砾石成分主要为砂岩和石英砂岩,这与香山地区岩性相符合;砾石主要呈次圆状和次棱角状;长短轴比主要为1至2之间,为近圆状;砾石主要集中在中砾和小砾类别;分选好至中等好。砾石粒径分布显示出向细粒成分偏的特征,主要呈尖峰正态分布。这些特征表明各层位砾石相似的搬运过程,为中距离山前河流冲积砾石。沉积分析表明该砾石与气候振荡无必然联系,为构造隆升的产物。砾石沉积年龄由邻区磁性地层定年结果来限定。砾石特征结合邻区沉积分析表明香山地区在寺口子组沉积时（始新世）沉积之前已具有相当大的高程;至清水营组沉积时（渐新世）,该山体被剥蚀剥蚀夷平;到红柳沟组沉积时（中新世早、中期）,香山经历了再次的隆升;至干河沟组沉积时（中新世晚期到上新世）,构造趋于稳定;到更新世时,再次出现隆升事件。始新世香山山体可能与晚白垩世至新生代早期的构造事件有关,中新世的隆升时间可以作为印－藏碰撞效应到达香山地区的时限,显示青藏高原东北边界新生代的变形隆升时间较前人研究结果早,且存在多期隆升。