准噶尔盆地南缘中-新生界碎屑成份特征与构造期次

准噶尔盆地南缘晚侏罗世-早白垩世早期、晚白垩世及晚新生代发育的近源粗碎屑沉积显示构造活动的存在。野外剖面及镜下碎屑成份统计表明:砾岩的砾石成份、砂岩碎屑成份的物源属性主要是再旋回造山带和晚古生代的岩浆弧,但盆地南缘东段与西段的岩屑组成及物源属性存在较大的差异。其中,沉积岩岩屑在晚侏罗世—早白垩世早期、晚白垩世和晚新生代发生了相应的增加,显示盆缘沉积岩物源的隆升—剥蚀作用和构造活动的相对活跃。砂岩碎屑特征、重矿物相对含量及重矿物组合特征证明盆地南缘东、西两段的物源属性存在较大差异,特别是不稳定重矿物的增加显示晚侏罗世-早白垩世早期、晚白垩世和晚新生代为构造相对活跃的构造环境。综合中-新生界沉积碎屑特征及差异分析,准噶尔盆地南缘中-新生代盆山格局发生了3次较大的转变过程,分别对应于上述3个时期。中-新生代3次构造活动对含油气系统形成具有重要控制作用,构造活动期次与油气藏形成、调整的期次也有良好的对应关系。     

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。     

库车坳陷库车河剖面重矿物分布特征及其地质意义

沉积物中的重矿物分布受物源、构造背景和古气候、古环境等多种因素影响,是盆山演化研究的良好指示剂.本文通过对库车坳陷库车河剖面中新生代地层的野外观察和重矿物分析,将库车坳陷中生代沉积与南天山隆升的分异作用分为4个阶段,即早中三叠世、晚三叠世至早白垩世、第三纪古新世至中新世、上新世(5 Ma)以来,并认为最后一个阶段南天山隆升作用最强烈.将库车坳陷中新生代古气候演化分为3个阶段,即早三叠世(干旱-半干旱)、中晚三叠世-中晚侏罗世(湿润-半湿润)、晚侏罗世以来(半干旱-干旱).     

鲁西隆起晚中生代盆地重矿物组合分析及其构造响应

本文以鲁西隆起区盆地及周边盆地砂岩中碎屑重矿物为研究对象,通过重矿物的稳定性分析,以及通过不同源区重矿物组合的差异,探讨了鲁西隆起及周边地区晚中生代以来的物源及构造演化过程。研究结果显示,鲁西盆地中生代早期早中侏罗纪时期主要源区为鲁西隆起,中晚侏罗纪时期主要物源为胶东地区和鲁西隆起,而早白垩世时期主要物源为胶东地区,其次才是鲁西隆起。晚白垩世沂沭断裂带盆地物源主要是鲁西隆起和胶东地区,鲁西隆起贡献量大于胶东地区。重矿物的稳定性也折射出源区构造演化历史。早-中侏罗世至中-晚侏罗世,鲁西盆地重矿物物源由鲁西隆起向胶东地区的显著转变,暗示着苏鲁造山带自三叠纪形成之后,经折返抬升,至晚侏罗世之前已经到达地表。重矿物的含量变化显示,早白垩世中期和晚白垩世中期鲁西盆地内沉积了大量的鲁西变质岩矿物组合,并且不稳定重矿物含量急剧增加,我们推测鲁西在早白垩世晚期、晚白垩世中期存在两次构造抬升。     

准噶尔盆地南缘东段侏罗系—白垩系物源及其演化特征

准噶尔盆地南缘东段侏罗系—白垩系储层油气勘探潜力巨大,但关于其物源条件及沉积背景演化方面的认识较为有限,严重制约了后续油气勘探开发进程。为顺利开展后续油气勘探,笔者应用砂岩碎屑成分、砾岩砾石成分、重矿物类型及组合特征、古水流特征、地层岩性比例特征等物源分析方法,并结合区域构造演化背景,对准噶尔盆地南缘东段侏罗系—白垩系沉积物源特征进行厘定,并恢复其演化过程。研究结果表明：早侏罗世,博格达山尚未隆升,准南东段物源体系受控于北部克拉美丽山及南部天山山体,研究区南部原始沉积边界距现今盆地边界最远;自中侏罗世以来,由于受周缘山体隆升及燕山运动影响,博格达山开始隆升并逐渐出露水面,对准南东段物源体系产生一定影响;自晚侏罗世—早白垩世,博格达山的持续隆升作用使其隆起高度和规模不断增大,并最终成为准南东段优势物源区,克拉美丽山隆起幅度也不断增大,而使其供源能力增强。整体上,早侏罗世—中侏罗世,准南东段受南部天山物源体系和北部克拉美丽山物源体系共同影响;而在中侏罗世—早白垩世这一沉积期,南部天山物源体系、北部克拉美丽山物源体系和博格达山物源体系并存,但各物源体系对准南东段侏罗系—白垩系影响程度存在差异。     

中新生代天山隆升及其南北盆地分异与沉积环境演化

明确中生代以来天山隆升的时间顺序、隆升范围,及其与南北两侧盆地的沉积环境演化之间的关系,是天山两侧准噶尔盆地、吐哈盆地与塔里木等盆地原型恢复研究的重要需求。通过分析天山南北主要盆地类型、沉积充填、古气候变化,物源属性、边缘相带迁移反映的物源区远近变化与古水流特征,以及大量磷灰石裂变径迹测年数据认为,中新生代天山主要存在晚三叠世-早侏罗世、晚侏罗世-早白垩世、晚白垩世-始新世、中新世-第四纪的四期阶段隆升。在此基础上,编制了早侏罗世早期-第四纪的天山隆升范围及其南北盆地的沉积环境演化图,表明天山的四阶段隆升控制了北疆与南疆盆地由早、中侏罗世统一泛湖盆至晚侏罗-早白垩世盆地开始分异,再到新近纪以来彻底分割成独立盆地的沉积演化过程。同时,明确了天山南北两侧各盆地储层、烃源岩及盖层的重要形成期与天山隆升的关系,对有效拓展油气勘探范围有所启示。     

塔里木盆地东南缘中新生代变形史与构造演化

通过野外地质调查、地球物理资料解释和沉积相特征分析,构建了塔里木盆地东南缘地区地质大剖面。在平衡恢复的基础上,探讨了中新生代构造变形历史和盆地构造演化过程。结果表明,塔里木盆地东南缘经历了三叠纪末逆冲推覆变形,早侏罗世伸展变形,晚白垩世晚期-古近纪早期挤压变形,古近纪弱伸展变形和中新世以来逆冲-走滑变形;而塔东南地区盆地构造演化则经历了早侏罗世伸展断陷盆地阶段,中侏罗世-晚白垩世早期坳陷盆地阶段,晚白垩世晚期-古近纪早期挤压-抬升-剥蚀阶段,古近纪弱伸展盆地阶段和中新世以来陆内走滑型挤压挠曲盆地阶段等五个阶段的演化。     

新疆博格达地区中—新生代碎屑成分特征与盆山分异过程

新疆博格达地区中—新生界碎屑成分自中侏罗世的中晚期开始发生了巨大变化,主要表现在：自中侏罗世晚期开始,沉积重矿物组合及相对含量发生较大变化,不稳定重矿物、较高级别变质岩岩屑明显增多,显示此时发生的物源属性变化及构造活动的存在;自侏罗系西山窑组沉积晚期开始,砂岩碎屑成分中的沉积岩碎屑明显增加,显示盆缘沉积岩物源的隆升和剥蚀作用。结合前人研究成果,笔者认为,博格达地区的盆山分异过程主要对应于中晚侏罗世-早白垩世早期、晚白垩世和新近纪以来,其中中侏罗世的中晚期是博格达地区开始发生盆山分异的初始时期。     

天山南北麓中-新生界碎屑锆石U-Pb年代学记录、物源体系分析与陆内盆山演化

大批量、原位高精度碎屑矿物同位素分析为盆地(盆山)动力学等前沿领域的研究注入了新的活力.针对天山北麓(准噶尔盆地南缘)、天山南麓(塔里木盆地北缘)中生界及新生界露头剖面,重点通过13个(新补充4个)砂岩样品的碎屑锆石U-Pb同位素的LA-ICP-MS分析,本文解析了其年代学、物源特征及其构造属性等高分辨率信息,并开展了沉积记录与物源体系对比,探索了天山及其邻近盆地的表壳演化过程与地球动力学机制.研究显示,上三叠统-中侏罗统天山南麓碎屑锆石U-Pb年龄构成相对单一,年龄偏老(峰值区间380～450Ma),而同层位天山北麓碎屑锆石物源年龄构成总体宽泛复杂(160 ～470Ma);上侏罗统-下白垩统天山南麓碎屑锆石年龄构成复杂化(150 ～ 470Ma),而天山北麓则趋于相对简单(但仍然保留250～ 430Ma较宽范围);新近统以上,天山南、北麓主物源碎屑锆石年龄构成均趋向单一,即南麓年龄偏老(峰值区间380 ～460Ma),而北麓偏新(峰值区间260～310Ma).可能说明山盆构造分异活动可以分为四个阶段:中晚三叠世-中侏罗世平稳或渐弱,天山主分水岭位于南天山;晚侏罗世-早白垩世天山区域整体抬升剥露加剧,并伴随主分水岭相对北移;晚白垩世-古近纪相对较弱,而新近纪再度活跃并达到最强,南、北天山强烈隆升,分水岭各成系统.这也反映同期在欧亚板块南缘的一系列拼合-碰撞作用中,拉萨、印度板块对天山地区陆内构造变形和改造作用效果明显,而羌塘块体的影响较小;另一方面,与晚侏罗-早白垩世拉萨板块碰撞事件相关的天山隆升导致陆内区域气候-沉积演化的重要转折,但天山南北盆地局域气候-沉积记录的分异在新近纪印度板块碰撞以前是有限的.     

准噶尔盆地东南缘侏罗系重矿物演化特征及对博格达山隆升的响应

准噶尔盆地是我国大型含油气盆地之一,其南缘发现了一系列油气田,但博格达山前带油气勘探没有取得大的突破,究其原因可能为博格达山体与周缘凹陷的盆山关系认识不够,以及后期演化对成盆成烃的控制与约束作用认识不够深入。沉积盆地中保存的碎屑物质记录了盆地在沉积过程中周缘造山带岩石圈特征和盆地动力学性质,而沉积重矿物由于其自身的稳定性全程参与在这漫长而复杂的地质过程中,所以碎屑重矿物是源区母岩信息的重要载体。根据重矿物碎屑的磨圆情况、含量变化、组合特征以及不同重矿物指数等矿物岩石学特征,研究侏罗纪时期博格达山隆升过程,为博格达山隆升发生在中侏罗世头屯河时期提供有力的佐证。依据重矿物特征将侏罗纪博格达地区构造演化分为两个阶段:早侏罗世-中侏罗晚期,构造相对稳定阶段;中侏罗晚期-晚侏罗世,构造隆升强烈阶段。并结合前人的构造热年代学、U-Pb年龄,古水流等研究成果,认为在早侏罗世-中侏罗晚期,博格达山地区为汇水沉积区,物源主要来自卡拉美丽山,在中侏罗晚期-晚侏罗世,物源来自于博格达山,认为此时博格达山已经隆升。     

准噶尔盆地南缘侏罗纪沉积相演化与盆地格局

通过对准噶尔盆地南缘侏罗系5条剖面的沉积特征对比,结合钻井资料和地震资料,确定了准噶尔盆地南缘侏罗纪盆地边界、沉积相演化及盆地格局。头屯河剖面和后峡剖面的沉积相对比及古流向测量表明二者在早、中侏罗世形成于同一沉积体系。在早、中侏罗世,沉积相逐渐从以辫状河-三角洲-湖泊相为主过渡到以河流相-湖泊相为主,沉积水体逐渐变浅;其中三工河组沉积时期盆地沉积范围达到最大,西山窑组沼泽相发育,车排子-莫索湾凸起自西山窑组沉积时期开始形成;早、中侏罗世的盆地边界至少位于后峡以南附近,此时不存在地理分割明显的天山山脉。晚侏罗世－早白垩世早期,沉积相从辫状河-滨浅湖相为主迅速演变为以辫状河-冲积扇相为主。在此期间盆地边界明显向北迁移,天山山脉明显隆升并造就天山南北沉积环境的巨大差异,博格达山构成盆地南缘的又一重要物源体系。     

准噶尔盆地南缘中-新生界碎屑锆石的U-Pb 年代学和沉积学记录及其反映的盆山构造演化

针对准噶尔盆地南缘(天山北麓)中生界及新生界4个砂岩样品的碎屑锆石,本文开展了LA-ICP-MS分析,解析了其U-Pb年代学、沉积物源及其构造属性等信息,探索了天山及其邻近盆地的表壳演化过程及动力学机制。研究显示,准噶尔盆地南缘上三叠统-中侏罗统碎屑锆石年龄构成总体宽泛复杂,在490～160 Ma之间出现多个谱峰:除310～260 Ma主峰外,尚有180～160 Ma、240～210 Ma、370～340 Ma、450～390 Ma和490～460 Ma等5个次峰; 上侏罗统-下白垩统碎屑锆石年龄构成相对简单,但仍然保留400～250 Ma较宽范围内的2～3个谱峰:除310～260 Ma主峰外,尚有340～315 Ma等次峰; 上白垩统-古近统,主物源碎屑锆石年龄构成趋向单一,峰值区间集中于310～260 Ma。研究说明天山与准噶尔盆地之间的构造分异活动可以分为4个阶段:中晚三叠世-中侏罗世平稳或渐弱,向准噶尔盆地输运碎屑物的天山水系较宽,可达南天山北缘; 晚侏罗世-早白垩世欧亚板块与拉萨块体碰撞的远程效应对天山古生代构造格局造成了强烈的叠加改造,天山区域整体抬升剥露加剧,并伴随主分水岭相对北移; 晚白垩世-古近纪北天山继续隆升(尽管相对变弱),并直接构成向准噶尔盆地(南缘)输运碎屑物的主水系,新近纪由于欧亚板块与印度板块碰撞引发的天山陆内强烈隆升并未明显改变这一物源输运系统。     

准南西段侏罗系——白垩系物源特征及沉积背景

准噶尔盆地南缘西段侏罗系—白垩系储层油气勘探潜力巨大,但目前有关其物源条件及沉积背景认识极为有限,严重制约了后续储层的有效预测和勘探。据此,通过对侏罗系—白垩系储层碎屑矿物及砾石成分特征、重矿物类型及组合特征、古水流特征、地层岩性比例特征等进行深入对比分析,并在此基础上结合区域构造演化对各地层沉积物源体系及其演化进行详细探讨。研究结果表明:侏罗系—白垩系储层物源主体受控于北部和南部再循环沉积岩系山体,但仍受北部扎伊尔山和南部中天山结晶变质岩系山体源区的影响,其影响程度自早侏罗世到早白垩世逐渐降低。下组合沉积期南部、北部物源同时存在,且研究区存在混源特征,但不存在统一且稳定的沉积中心。早侏罗世沉积物源背景相对稳定,原始沉积边界距现今最远;自中侏罗世开始受控于车莫古隆起演化影响,北部物源得以加强,同时地层发育不均衡并存在剥蚀现象;自晚侏罗世开始直至早白垩世,周缘沉积岩系山体隆升范围和幅度不断加大,并阻隔结晶变质岩系山体供源路径,沉积边界也随之逐渐萎缩,但这一时期北部物源可为优势物源,且研究区整体处于“填平补齐”状态,即齐古组沉积期可存在沟谷—残丘地貌特征,而下白垩统清水河组沉积前研究区整体呈准平原化状态。     

准南前陆盆地燕山期构造活动及其成藏意义

准南前陆盆地燕山期盆地格局的演变、沉积中心有规律的迁移、沉积特征(与构造活动相关的砾岩及其分布)显示晚侏罗世—早白垩世早期、晚白垩世是准南前陆盆地燕山期构造活动相对活跃的时期。晚侏罗世—早白垩世早期的喀拉扎砾岩、白垩系清水河组底砾岩为一套形成于邻近高地附近的剥蚀产物或冲积产物,其分布特征及成因是晚侏罗世—早白垩世早期局部挤压和构造隆升较为活跃的产物,也是盆地边界萎缩、盆山格局发生变化的重要证据,同时天山明显隆升并导致天山南北早白垩世沉积环境的巨大差异。准南前陆盆地烃源岩大量生排烃、圈闭形成、油气运聚成藏与燕山期构造活动关系密切;燕山期发育的储层是准南前陆盆地的主要油气储层,晚侏罗世—早白垩世早期砂砾岩和不整合分布也在一定程度上控制了油气分布,是今后寻找有利隐蔽油气藏、岩性地层油气藏的重要目标之一;燕山期古构造及其形成时间与油气成藏期的良好匹配决定其油气成藏的有效性。     

塔里木盆地库车坳陷东部早-中侏罗统沉积物源分析

根据岩心观察、重矿物特征、单井岩性剖面及相关指数的综合研究,认为早-中侏罗世期间,库车坳陷东部主要接受南天山物源区提供的碎屑物,而塔北隆起提供的碎屑物则比较有限。根据下-中侏罗统碎屑岩中重矿物和碎屑组分的差异,进一步将各期物源区在东西方向上划分成4个物源补给亚区。此外,从下侏罗统阿合组、阳霞组到中侏罗统克孜勒努尔组,南天山物源区逐渐向南天山造山带的腹部扩展,反映夷平作用进一步加强,构造活动性相对比较稳定。