北天山后峡盆地地质特征及形成演化*

作为北天山造山带内的中生代小型山间盆地,后峡盆地的构造属性及成因演化反映了天山造山带的构造演化历史,是认识天山地区陆块拼合、盆山耦合的重要窗口。文中综合利用野外踏勘、地震解释、平衡剖面恢复等研究手段,对北天山后峡盆地地质特征及其成因演化进行了系统研究。结果表明: (1)天山是后峡盆地侏罗纪的重要物源区,该时期石炭系基底仅为1个水下低突起,并未隆升成山而分隔盆地南、北的侏罗系,现今的后峡残留山间盆地是后期构造运动所致;(2)后峡盆地的形成经历了伸展—挤压的复合应力背景,早侏罗世—中侏罗世早期的弱伸展作用形成断陷盆地,晚侏罗世的强烈挤压作用改造了先前的伸展构造并使盆地定型,喜马拉雅构造期的强烈挤压改造主要表现为地层的抬升剥蚀和构造幅度的变化。该研究成果对明确天山造山带的构造演化及指导相邻盆地油气勘探具有重要意义。     

北天山后峡盆地地质特征及形成演化*

作为北天山造山带内的中生代小型山间盆地,后峡盆地的构造属性及成因演化反映了天山造山带的构造演化历史,是认识天山地区陆块拼合、盆山耦合的重要窗口。文中综合利用野外踏勘、地震解释、平衡剖面恢复等研究手段,对北天山后峡盆地地质特征及其成因演化进行了系统研究。结果表明: (1)天山是后峡盆地侏罗纪的重要物源区,该时期石炭系基底仅为1个水下低突起,并未隆升成山而分隔盆地南、北的侏罗系,现今的后峡残留山间盆地是后期构造运动所致;(2)后峡盆地的形成经历了伸展—挤压的复合应力背景,早侏罗世—中侏罗世早期的弱伸展作用形成断陷盆地,晚侏罗世的强烈挤压作用改造了先前的伸展构造并使盆地定型,喜马拉雅构造期的强烈挤压改造主要表现为地层的抬升剥蚀和构造幅度的变化。该研究成果对明确天山造山带的构造演化及指导相邻盆地油气勘探具有重要意义。     

柴达木盆地侏罗系分布的主控因素研究

探讨了柴达木盆地现今上、中和下侏罗统的残余分布及控制因素,指出侏罗纪为连续的沉积过程,下侏罗统的断陷盆地原始沉积中心集中在阿尔金、红山和冷湖构造带以南的地区;中侏罗世为坳陷型盆地,沉积面积大于早侏罗世;晚侏罗世和早白垩世为范围广阔的大型坳陷盆地。晚白垩世大面积隆升,侏罗系剥蚀量最大的地区位于冷湖一带。新生代晚期的走滑冲断作用对于侏罗系的分布有着决定性的影响,赛什腾山和北部的南祁连山隆升使侏罗系被分割成南北两个残余分布区。     

准噶尔盆地南缘阿什里地区地质构造基本特征

准噶尔盆地南缘阿什里地区紧邻北天山造山带前缘,受北天山造山系逆冲构造作用的影响,区内构造变形十分强烈.野外地质调查和地震勘探证实,该区逆掩推覆构造现象普遍,阿什里地区头屯河构造西侧较大范围的石炭系露头为逆冲推覆、遭受剥蚀后残留的外来岩块.结合前人对准南地区侏罗纪沉积演化、盆地格局和三叠系、侏罗系沉积特征和沉积相分析研究成果,笔者建议对准南地区盆地边界南扩,以侏罗系分布范围划定盆地南界.除前人普遍认识到北天山前缘存在三排背斜构造带之外,证实紧靠北天山盆山结合部还存在一排以头屯河背斜为代表的背斜构造带,对提升该地区的油气勘探前景具有重要意义.     

准噶尔盆地乌夏逆冲断裂带三叠纪-侏罗纪构造控扇规律及时空演化

通过研究准噶尔盆地西北缘乌夏逆冲断裂带三叠系-侏罗系构造层序、沉积相及断裂特征,认为三叠纪-侏罗纪时期是在二叠纪前陆盆地完全消亡、洋壳俯冲彻底结束后发育的板内挤压陆内坳陷盆地,主要发育冲积扇-扇三角洲-辫状河-湖泊沉积体系,其中扇体发育代表了最典型的沉积特征,反映了构造活动的期次和强度,具有"构造指相性",从下至上划分为三叠系亚构造层序、侏罗系八道湾组-西山窑组亚构造层序和侏罗纪头屯河组-齐古组亚构造层序。分析表明三叠纪-侏罗纪扇体叠置迁移的总体趋势为:T1b-J1b期在扇体总体由盆内向盆缘退缩的背景下,呈现并夹杂两个短期内由盆缘向盆内再盆缘的进退波动变化(T1b-T2k1期、T3b2-J1b1期),即三叠纪-侏罗纪扇体的沉积展布具后退式夹短暂推进式叠置迁移特点。相应地,三叠纪-侏罗纪以形成近东西向和东西向断裂为主,并从盆地内向山前方向依次后展式发育,其间夹杂短暂的前展式发育特征,构造活动强度逐渐由南向北、由西向东迁移。因此,绝大多数同生断裂控制了扇体的沉积边界和分布,部分控制了其厚度和发育方向,扇体的迁移与控扇断裂的活动迁移具有很好的吻合性,断裂活动是控制乌夏地区沉积的主要因素。最终建立了三叠纪-侏罗纪构造控扇响应模式,并划分为三个发育阶段:早三叠世坳陷初期旱地扇发育阶段、中晚三叠世坳陷鼎盛期湿地扇发育阶段、扇三角洲发育阶段和侏罗纪的坳陷填充期陆上平原发育阶段,从早至晚,气候经历了一个由干旱到潮湿,由潮湿变干旱再到潮湿的旋回过程。     

羌塘盆地东部晚三叠世-侏罗纪构造-沉积演化

本文以野外实测剖面为基础,结合区域地质调查,通过地层学、岩石组合特征及沉积盆地分析,并综合区域构造演化背景及年代地层学等最新研究成果,对羌塘盆地东部上三叠统-侏罗系岩石组合、沉积类型和沉积相特征进行了对比研究,明确了羌塘盆地东部晚三叠世-侏罗纪的地层分布特征、沉积相类型、展布特征及构造-沉积演化过程。以区域性角度不整合为标志,将羌塘盆地东部上三叠统-侏罗系划分为2个构造层(卡尼阶-诺利阶构造层和瑞替阶-基默里阶构造层),并详细叙述了不同构造层内各地层的分布范围、厚度变化及岩性特征。研究区上三叠统-侏罗系以海陆过渡相和海相沉积为主,其中海陆过渡相包括三角洲相和潮坪-泻湖相,海相包括碳酸盐缓坡、蒸发台地、局限台地、滨海、浅海、半深海和深海相沉积。卡尼期主要发育滨海-浅海-半深海-深海相沉积(北羌塘坳陷)和滨浅海沉积(南羌塘坳陷)。诺利期早期以碳酸盐岩缓坡-混积陆棚沉积为主,诺利期晚期、赫塘期-巴柔期、卡洛期和基默里期主要发育潮坪-三角洲相沉积(北羌塘坳陷)和滨浅海沉积(南羌塘坳陷),巴通期和牛津期以蒸发台地-局限台地-混积陆棚沉积为主。沉积相东西向带状展布,东部低隆起是分割南北相带的重要构造单元,并在巴通期及牛津期为水下隆起,控制着羌塘东部局限台地、蒸发台地及台地边缘的分布。将区域构造背景与沉积记录相结合,总结出5个构造-沉积演化阶段:活动陆缘阶段(卡尼期,Ⅰ_1)、前陆盆地演化阶段(诺利期,Ⅰ_2)、裂陷-坳陷阶段(瑞替期-巴柔期,Ⅱ_1)、被动陆缘-坳陷阶段(巴通期-卡洛期,Ⅱ_2)和被动陆缘-坳陷阶段(牛津期-基默里期,Ⅱ_3)。     

羌塘盆地侏罗系展布重力反演预测及蒸发岩沉积洼陷优选评价

利用露头和岩心物性的统计资料和对羌塘盆地统一改算后的1∶50万重力资料的波谱结构分析,应用匹配滤波法分离出羌塘盆地6个构造层。通过带地形的重力反演法计算了侏罗系构造层顶底界面深度及构造层厚度,预测了羌北坳陷中5个沉积洼陷和羌南坳陷中4个沉积洼陷。这9个侏罗纪洼陷分布在中央隆起带的南北两侧,羌北坳陷侏罗纪沉积岩以海陆过渡相蒸发盐岩为主,沉积体量比羌南坳陷略小。结合地面岩矿地层分析、湖水和泉水化学测试分析和卫星遥感图像解译资料综合评价认为,羌北坳陷比羌南坳陷具有更有利的蒸发岩沉积条件,初步预测羌北坳陷QB2和QB3洼陷为一级有利的含钾沉积洼陷,羌南坳陷QN1和QN2洼陷为二级有利的含钾沉积洼陷。     

焉耆盆地博湖坳陷油气形成条件分析

焉耆盆地位于南天山造山带东部,作为西北地区一个小型的侏罗纪含油气盆地,除与周缘的塔里木、吐哈盆地有相似性外,它亦有自己独特的石油地质条件。笔者从生、储、盖、圈等基本石油地质特征出发,对博湖坳陷油气形成条件进行研究。通过对烃源岩有机质类型、丰度及热演化程度的分析,认为下侏罗统八道湾组泥质岩是主要烃源岩;储层研究表明,侏罗系为低孔、低渗型储层;钻探证实的储盖组合有两套。通过烃源岩的生烃史、储层自生伊利石年代学研究和矿物流体包裹体均一温度研究,表明博湖坳陷主要有两期油气生成和成藏事件。油气成藏有宝浪苏木构造带、种马场构造带、博南鼻状构造带三种主要成藏模式。     

柴达木盆地及邻区侏罗纪原型盆地恢复及油气勘探前景

侏罗系是柴达木盆地最重要的源储层系之一。通过野外地质、剖面实测、地震解释、显微构造分析等大量系列资料的综合应用与分析,认为研究区自中生代以来,经历了印支期右行逆冲-走滑构造运动、早—中侏罗世伸展运动、早白垩世北西-南东向挤压及新生代南北向挤压运动,它们与早侏罗世至中侏罗世早期(小煤沟组至大煤沟组)在NE向伸展应力场作用下形成的断陷盆地、中侏罗世晚期至晚侏罗世(彩石岭组—洪水沟组)热力沉降坳陷盆地、早白垩世南北向挤压坳陷盆地密切相关。侏罗纪原型盆地发育三类沉积边界,即盆缘不整合边界(缓坡型和陡坡型边界)、盆内正断层边界、后期逆断层改造边界。不同的现存盆地边界类型对原型盆地恢复的作用不同。侏罗纪盆地以东昆仑构造带为界具有"北陆南洋"的古地理格局,柴达木地区的侏罗纪盆地主要发育在沿岸造山带和岛弧带的山前坳陷以及薄弱的柴北缘加里东俯冲碰撞带之上,形成相对分隔的独立盆地群。柴达木早、中、晚侏罗世原型盆地的分布因受到古特提斯洋向北偏东方向的俯冲作用和阿尔金断裂左旋走滑作用的影响,其沉积中心和沉积范围呈现出从早到晚向东北方向逐渐迁移的规律。早侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘西部的冷湖—马海一带,中侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于柴北缘中段的大柴旦—怀头他拉一带,而晚侏罗世盆地的沉积沉降中心主要位于德令哈—乌兰一带。     

准噶尔盆地乌伦古坳陷中-新生代构造演化及成因机制

乌伦古坳陷位于准噶尔盆地东北部、阿尔泰山南缘,由北西-南东走向的红岩断阶带、索索泉凹陷和南部斜坡带组成。坳陷内上三叠统直接覆盖在石炭系基底之上,上三叠统和侏罗系发育生长地层,白垩系向红岩断阶带方向超覆沉积在侏罗系顶削蚀不整合面之上,古近系、新近系和第四系较稳定地沉积在白垩系顶小角度不整合面之上。索索泉凹陷中生界底面最深,往南部斜坡带逐渐抬高。红岩断阶带中生界被抬升剥蚀,古生界之上直接覆盖新生界。根据生长地层、不整合面、卷入变形的地层时代判断:早-中三叠世乌伦古坳陷延续了二叠纪的隆升剥蚀格局,地层缺失;晚三叠世-侏罗纪陆梁隆起隆升,在坳陷内沉积生长地层,局部发育逆冲断层;白垩纪为红岩断阶带主形成期,白垩系朝着红岩断阶带超覆沉积于侏罗系之上;古近纪构造变形微弱,沉积较为稳定;新近纪-第四纪发育挤压构造和正断层。乌伦古坳陷中生代受阿尔泰陆内造山作用制约,属于阿尔泰中生代陆内前陆盆地系统的一部分:楔顶带从阿尔泰山不断往南扩展,到白垩纪扩展到乌伦古坳陷红岩断阶带;前隆带位于陆梁隆起,并于晚三叠世-侏罗纪挠曲隆升。古近纪造山作用减弱,乌伦古坳陷区域沉降,地层较稳定沉积。新近纪-第四纪受印度-欧亚板块碰撞作用的远程效应影响,北天山发生陆内造山作用,乌伦古坳陷远离北天山,挤压构造变形相对较弱。新近纪-第四纪正断层为造山间歇期形成的区域性伸展构造,代表了中亚地区晚新生代脉动式冲断作用的一个间歇期。     

中、新生代天山隆升过程及其与准噶尔、阿尔泰山比较研究

根据穿越天山地质剖面观察、系统裂变径迹(FT)测年年龄与热演化模拟结果分析,并综合前人研究结果,天山陆内造山带中、新生代主要经历2次明显的隆升事件,分别为晚侏罗世—早白垩世和中新世以来(25~0Ma)。从天山地区磷灰石FT年龄结果来看,主要记录了早期隆升年龄,但热演化模拟结果显示普遍经历了中新世以来的快速隆升。在天山北缘从盆山边缘的近25Ma开始隆升到前缘带的现今活动,表明天山陆内造山带在隆升的同时还逐渐“增生”扩展。系统研究和分析表明,东西准噶尔和阿尔泰地区则主要记录了晚中生代以来的持续隆升过程,新生代构造活动不明显或强度相对天山要弱。上述事实表明,天山及其中亚地区新生代的陆内活动是受喜马拉雅碰撞与青藏高原隆升的影响,具有向北渐弱的特征。     

天山山脉中新生代差异隆升及其机制探讨

为了揭示长约2500 km的天山山脉中新生代隆升特征,本文系统梳理分析了已发表的磷灰石裂变径迹数据和本次野外采样测得磷灰石裂变径迹数据约460个,岩性以花岗岩和砂岩为主。结果显示整个天山山脉隆升具有明显的时空差异性。白垩纪以前记录的径迹数据约占14%,白垩纪以来的数据约占86%,晚古生代末天山已有径迹年龄记录,到晚侏罗世天山部分地区发生隆升,整体隆升不明显,早白垩世以来整个天山普遍隆升,且存在多期隆升事件,但隆升剥蚀速率存在明显差异。南北方向上,自南向北径迹年龄有减小的趋势,揭示山脉隆升自南天山向北天山扩展;东西方向上,西天山隆升时限较东天山隆升早,但白垩纪以来东、西天山均有隆升记录。天山山脉差异性隆升是不同陆块对亚洲板块南缘碰撞增生作用的共同结果,其内部块体的结构特征和力学性质是差异隆升的基础和前提。     

伊犁盆地白垩纪剥露事件的裂变径迹证据

本文利用砂岩中磷灰石的裂变径迹方法, 研究了伊犁盆地中生代抬升-剥露事件。根据磷灰石裂变径迹测年结果, 开展了温度-时间热模拟反演研究, 结果揭示出伊犁盆地在115~95Ma期间存在一期重要的抬升-剥露冷却事件, 剥蚀量至少可达1.8km, 剥蚀速率至少为0.09mm/a。区域资料对比分析表明中晚白垩世的抬升剥露事件, 在天山地区乃至整个新疆的造山带普遍存在。      

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。     

天山山脉剥露程度与矿产保存关系初探

成矿后含矿地质体的剥露程度与矿体的保存关系是矿床学研究的疑难问题之一.利用中酸性侵入岩体的出露程度, 结合磷灰石裂变径迹测试结果及现今发现的矿产展布特征, 探讨天山山脉剥露程度与内生金属矿产保存之间的关系, 进而为区域找矿提供理论指导.统计结果表明, 北天山西段的依连哈比尕尔山、中段的博格达山和西南天山山脉皆缺乏大面积分布的深成侵入岩, 已经发现的内生金属矿产较少, 且以中低温的矿床为主; 北天山南部的觉罗塔格地区、中天山和南天山东段都大面积出露中酸性岩体, 已经发现了大量大型-超大型规模内生金属矿床, 以中高温成矿为特征; 综合分析已有的磷灰石裂变径迹测年结果统计显示, 北天山西段的依连哈比尕山、中段的博格达山和西南天山中生代晚期开始隆升, 新生代25 Ma以来隆升强烈; 北天山南部、中天山以及南天山东段山脉从侏罗纪早期就已经开始隆升而接受剥蚀, 新生代隆升较弱.结合现今山脉的地质背景、内生金属矿产展布特征、山脉隆升时间及其现今地貌特征推测, 北天山西段的依连哈比尕山、中段的博格达山和西南天山山脉由于剥蚀时间短, 因而其剥蚀程度相对较低, 地表仍出露表壳的沉积-火山岩系, 以中酸性侵入岩体为代表的深成岩体由于剥蚀量不够而还没有出露于地表, 地表出露低温的内生金属矿产; 北天山南部、中天山以及南天山东段山脉开始隆升时间早, 新生代隆升弱, 因而总体上剥蚀量、剥蚀程度大, 表壳岩系已经剥蚀殆尽, 广泛出露深成侵入岩体, 与中酸性岩体侵位有关的中高温矿产广泛展布.为此, 进一步指出了在天山山脉不同构造分区内应该着重寻找不同类型、不同成矿温度的内生金属矿产, 推测西南天山具有较好的找矿远景空间, 并认为山体剥露程度的差异是造成所谓"大矿不过国界"的主要原因之一.      

阿齐山—雅满苏地区中-新生代构造隆升裂变径迹 证据:兼论构造活动对核废选址场的意义

构造活动性是核废处置场评价的一项基本判别要素。文中通过对东天山阿齐山—雅满苏地区磷灰石裂变径迹测年及 构造隆升剥蚀过程的模拟来评价核废处置场的构造活动性。结果表明阿齐山—雅满苏地区样品磷灰石裂变径迹年龄集中分 布在81.7~51.4 Ma之间,反映出东天山地区晚白垩世—始新世存在一次明显的构造冷却事件,这与天山地区晚白垩世的抬 升剥露事件相一致。磷灰石裂变径迹长度介于13.60±0.11~14.36±0.10 μm之间,其长度标准差为0.98~1.22 μm,显示该区 磷灰石径迹形成后没有发生过明显的退火作用。根据地温梯度计算得到晚白垩世—始新世东天山阿齐山—雅满苏地区隆升 剥蚀速率为270~580 m/Ma。现有地质资料及热史模拟结果表明,东天山阿齐山—雅满苏地区在晚白垩世—始新世(84~49 Ma)期间经历了强烈的构造隆升—剥露事件,自始新世以后50 Ma以来,地壳处于稳定状态,新生代构造活动不明显,其 活动强度明显有别于天山其他地段。东天山阿齐山—雅满苏地区现在的构造地貌基本继承了晚白垩世的特征,处于构造活 动平稳期,符合核废处置场选址的构造要求。     

新疆焉耆盆地中生代原始面貌探讨

新疆焉耆盆地是一中新生代盆地,通过对盆地残留中生代地层岩石特征分析,物源区位于盆地北部,碎屑由北向南搬运,在北部为粗碎屑堆积,南部为细碎屑堆积;盆地北部为辫状河相沉积,南部为滨浅湖相—辫状河相沉积;在盆地北部南天山山前和南部库鲁克塔格山上,现今仍残留有侏罗纪地层;这些都显示盆地原始沉积面貌比现今盆地要广。磷灰石裂变径迹数据显示焉耆盆地周邻山体于早白垩世中期隆升,早白垩世中期之前焉耆盆地与尤尔都斯、库车和库米什盆地在中生代是相连通的,为塔里木大型盆地的北部,晚白垩世大型盆地开始解体,焉耆盆地与这三个地区被分隔成彼此独立的盆地。     

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。