Soft-sediment Deformation in the Late Triassic and the Indosinian Tectonic Movement in Longmenshan

内容提要:龙门山地区上三叠统包括卡尼阶马鞍塘组、诺利阶小塘子组与瑞替阶须家河组.通过野外研究在小塘子组与须家河组的多个层位中首次识别出丰富的地震触发成因的软沉积物变形,包括液化变形(液化角砾岩、液化滴状体、液化底劈、液化均一层等);塑性变形(卷曲变形,软布丁)以及与重力作用相关的负载、球-枕、枕状层.上述软沉积物变形是龙门山地区晚三叠世构造运动的响应,它们是印支期松潘-甘孜地体与扬子板块裂开、碰撞、逆冲走滑伴生的地震事件的记录.通过古地震事件与沉积事件结合分析,提出龙门山地区印支期的构造运动过程为:晚三叠世中期(印支构造期中期)松潘-甘孜地体与扬子板块开始裂开,古断裂走向近NS,断裂活动产生的地震于小塘子组浅海沉积中触发—系列软沉积物变形;晚三叠世晚期(印支构造期晚期)松潘-甘孜地体与上扬子板块发生陆内俯冲,地震诱发须家河组湖相沉积物变形;晚三叠世末期(印支构造期末期)松潘-甘孜地体左旋走滑逆冲于上扬子板块之上,形成松潘-甘孜山与川西前陆盆地,二者边界即现今的汶川-茂县断裂,印支期的造陆与造山伴随古地震发生.依据已识别的软沉积物液化变形位置与汶茂断裂的距离,估算出诺利阶小塘子组古地震震级约为Ms7.2;目前小塘子组液化变形记录远非距汶茂断裂最远的液化点,因而实际的古地震震级远远大于Ms7.2,应存在更强的地震事件.龙门山发生的毁灭性大地震(如2008,5,12汶川大地震Ms8)实际上于晚三叠世期间早已频繁发生,现今龙门山的活动地震带是中生代古地震带的延续.     

龙门山晚三叠世软沉积物变形与印支期构造运动

龙门山地区上三叠统包括卡尼阶马鞍塘组、诺利阶小塘子组与瑞替阶须家河组。通过野外研究在小塘子组与须家河组的多个层位中首次识别出丰富的地震触发成因的软沉积物变形,包括液化变形(液化角砾岩液化滴状体、液化底劈、液化均一层等);塑性变形(卷曲变形,软布丁)以及与重力作用相关的负载、球-枕、枕状层上述软沉积物变形是龙门山地区晚三叠世构造运动的响应,它们是印支期松潘-甘孜地体与扬子板块裂开、碰撞逆冲走滑伴生的地震事件的记录。通过古地震事件与沉积事件结合分析,提出龙门山地区印支期的构造运动过程为:晚三叠世中期(印支构造期中期)松潘-甘孜地体与扬子板块开始裂开,古断裂走向近NS,断裂活动产生的地震于小塘子组浅海沉积中触发一系列软沉积物变形;晚三叠世晚期(印支构造期晚期)松潘-甘孜地体与上扬子板块发生陆内俯冲,地震诱发须家河组湖相沉积物变形;晚三叠世末期(印支构造期末期)松潘-甘孜地体左旋走滑逆冲于上扬子板块之上,形成松潘-甘孜山与川西前陆盆地,二者边界即现今的汶川-茂县断裂,印支期的造陆与造山伴随古地震发生。依据已识别的软沉积物液化变形位置与汶茂断裂的距离,估算出诺利阶小塘子组古地震震级约为Ms7.2;目前小塘子组液化变形记录远非距汶茂断裂最远的液化点,因而实际的古地震震级远远大于Ms7.2,应存在更强的地震事件。龙门山发生的毁灭性大地震(如2008,5,12汶川大地震Ms8)实际上于晚三叠世期间早已频繁发生,现今龙门山的活动地震带是中生代古地震带的延续。     

龙门山中北段印支晚期构造活动:来自构造解析及碎屑锆石年代学的证据

晚三叠世是四川盆地演化过程中的重要阶段,该时期盆地西部经历了从被动大陆边缘向前陆盆地的演变.为进一步厘定龙门山中北段印支晚期构造的具体活动时间及活动强度,本研究选择龙门山前中北段某地震剖面进行构造几何分析,结果显示龙门山前中北段大规模的逆冲推覆很可能在须家河组四段沉积初期就已经出现,其恢复的推覆位移量至少达到11 km;另外针对研究区晚三叠世地层开展碎屑锆石U-Pb年代学以及沉积学分析,结果显示~800 Ma主峰及沉积学响应表明须家河组三段沉积时期研究区域地层中具有大量来自龙门山中段彭灌杂岩的碎屑物质,反映龙门山中北段基底在须家河组三段沉积时期已经局部隆升并为研究区提供物源.      

川东北地区七里峡剖面须家河组泥岩地球化学特征及其地质意义

泥岩中对沉积环境敏感的元素或元素比值可以定性或半定量地反映古沉积环境。研究通过川东北地区七里峡剖面须家河组12件泥岩样品的扫描电镜观察,主微量元素、X射线衍射的测试分析,开展了该区古气候、古环境及物源特征研究。研究结果表明,七里峡剖面须家河组细粒泥岩样品中的粘土矿物以伊-蒙混层矿物为主(含量62%～88%),其次是绿泥石(3%～19%)、伊利石(3%～11%)、高岭石(1%～9%),Fe O/Mn O值为28. 08～104. 23,反映七里峡地区晚三叠世总体温暖潮湿的气候条件,其中须三、五段沉积期气候较为温湿,须一、二、四段沉积期气候略干热;较低的Li、Sr、Ni、Ga丰度及Sr/Ba值(0. 08～0. 24)揭示了须家河组泥岩沉积时水体盐度较低; V/(V+Ni)值(0.69～0.85)和Ceanom(0. 26～0. 30)等指示须家河组沉积时期为缺氧的还原环境,且须一段到须五段水体的还原性逐渐减弱;研究区样品的稀土元素配分曲线与南秦岭、龙门山和米仓山-大巴山地区类似,指示了区内早期物源主要来自南秦岭地区闪长岩、花岗岩和玄武岩的混合,部分来自龙门山地区的花岗岩,晚期物质来源以米仓山-大巴山花岗岩为主。     

龙门山中段前缘须家河组裂缝特征与油气的关系

龙门山前深层须家河组气藏主要受裂缝控制,裂缝的发育与构造、断裂密切相关。应用声发射试验、包裹体测温和碳、氧同位素等方法,对龙门山中段前缘深层上三叠统须家河组裂缝特征进行了研究,把须家河组裂缝分为构造裂缝和成岩裂缝两类。龙门山前须家河组中存在印支期、燕山期和喜马拉雅期的多期构造作用,其中印支期和燕山期破裂作用相对较弱,形成的裂缝较少,而喜马拉雅期破裂作用较强,形成了大量的断层和构造裂缝。对须家河组致密砂岩储层来说．发育的构造裂缝是油气藏高产的必要条件。     

四川类前陆盆地须家河组震积岩的发现及其研究意义

四川盆地是扬子地块上的一个多旋回类前陆盆地,盆地边缘长期剧烈的构造活动控制着上三叠统须家河组的沉积作用。通过地表剖面和岩芯观察,首次在该盆地上三叠统须家河组地层中识别出微裂缝、微褶皱层、[JP2]微断层、液化砂岩构造、球—枕构造和角砾岩等典型的软沉积变形构造的地质记录,这些变形构造可能与印支构造运动期的地震活动有关。越靠近断裂带附近,软变形构造呈明显增加的趋势,表明震积岩的分布与龙门山和米仓山—大巴山构造活动有关。因此,研究该盆地须家河组震积岩,对了解控制盆地边界的龙门山和米仓山—大巴山造山带的活动史具有重要意义。     

川西—川中地区上三叠统地层对比及沉积充填特征

根据野外露头、岩心、测井及地震解释成果,结合岩石薄片等分析测试成果,对四川盆地西部—中部地区上三叠统内部层段进行了厘定,并对物源体系及沉积充填特征进行了研究。早卡尼期川西坳陷最早接受沉积,马鞍塘组自西向东、向北上超于雷口坡组古喀斯特面之上,晚卡尼期发生强烈海退导致沉积范围缩小,该期以发育障壁海岸—陆棚沉积体系为主。早诺利期伴随再次海侵,小塘子组再次向川中隆起上超,晚诺利期构造活动导致龙门山中、北段大幅隆升和剥蚀,沉积环境从障壁海岸—陆棚沉积体系向河流相—三角洲沉积体系演变。早瑞替期河流—三角洲沉积体系广泛发育,地层继续向隆起带上超,在中瑞替期川中隆起带开始接受沉积。安县运动导致龙门山大幅抬升和须家河组早期沉积的大量剥蚀,以发育冲积扇—扇三角洲及三角洲为特征。印支晚期差异构造抬升导致须家河组上部地层的削截,自南东—北西须家河组顶部的削蚀量逐渐增大。川西—川中地区上三叠统主要受西部及东南部物源体系控制,早期沉积充填特征主要受雷口坡组古喀斯特地貌控制,而晚期沉积充填特征主要受印支晚期构造活动控制,龙门山的持续抬升导致湖盆中心及物源交汇区不断向东迁移。     

四川西南峨眉地区晚三叠世瑞替期须家河组地球化学特征及其对物源和构造背景的指示

基于砂岩碎屑组成、古流向恢复、全岩地球化学分析并结合已报道岩相古地理等研究成果的综合分析,探讨川西南晚三叠世瑞替期须家河组的物源体系、沉积记录及其形成的构造背景。砂岩碎屑组成分析结果显示,峨眉川主地区须家河组砂岩成分成熟度较低,组分与已报道的须家河组砂岩组分相似,物质以再旋回造山带来源为主;古流向测试数据统计显示须家河组主要接受来自东至东北部和东南部的物源,少量接受来自西南部和西北部的物源;地球化学主量元素及风化指数显示峨眉川主须家河组形成于构造活动背景下以被动大陆边缘和活动大陆边缘为主的沉积环境,物源成分成熟度较低;微量和稀土元素分析提示须家河组来源于长英质碎屑且含有较多古老沉积组分的加入,其球粒陨石标准化配分模式、原始地幔标准化微量元素模式与上地壳配分形式具有高度相似性,且物源主要与再旋回的扬子西南攀西-滇黔地区太古代-二叠纪变质岩、秦岭造山带前中生界变质岩和沉积岩、江南雪峰造山带西段的新元古代沉积有关,少量来自康滇古陆新元古代-元古代变质岩和龙门山周缘三叠纪沉积岩。结合须家河组已报道的岩相古地理数据,表明川西南峨眉地区晚三叠世瑞替期须家河组物源主要来自东南部的江南雪峰构造带和北部的秦岭造山带,少量来源于西南部的康滇古陆和西北部的龙门山构造带,川西南峨眉地区形成了主要受江南雪峰构造带、秦岭造山带为主控制的须家河组海陆交互相-陆相沉积盆地。     

川东北前陆盆地上三叠统沉积相及沉积演化

在对川东北前陆盆地上三叠统须家河组露头剖面野外实测和钻井等资料综合研究的基础上,对该区上三叠统须家河组层序及沉积相类型、沉积特征进行了详细的研究。结果表明:研究区内主要发育冲积扇、辫状河、曲流河、扇三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲、湖泊、海相三角洲等八种主要的沉积相类型。古地理演化经历了由海相环境—海陆过渡相环境—陆相环境的转变。反映了川东北前陆盆地晚三叠世须家河期盆-山耦合过程及其沉积响应。须一段(即小塘子期)发育时期,受印支期构造运动的影响,本区大部分隆升成陆,仅在研究区北西部广元、剑阁等地发育海相三角洲相沉积。须二段发育时期,米仓山-大巴山构造山系的逆冲推覆构造作用较为强烈,川东北前陆盆地坳陷幅度加大,沉积物供给充分,沿米仓山-大巴山前缘地带主要发育辫状河三角洲沉积,而盆地西南部主要发育浅湖沉积。在须三段发育时期,米仓山-大巴山构造山系构造活动逐渐减弱,处于低幅稳定隆升状态,碎屑物供给量减少,沿米仓山-大巴山前缘地带主要发育辫状河三角洲沉积;从盆地前缘地带向中心地带则主要发育浅湖沉积。须四-须六段发育时期,米仓山-大巴山开始进入强烈逆冲推覆和构造隆升阶段,川东北前陆盆地坳陷幅度急剧加大,碎屑物供给量骤然增多,从盆地前缘地带向中心地带主要发育冲积扇-扇三角洲-辫状河三角洲、曲流河、曲流河三角洲相到浅湖相沉积。     

四川省乐威煤田晚三叠世层序古地理及聚煤特征

通过对四川乐威煤田晚三叠世含煤地层野外露头、钻孔岩心、测井、古生物等资料分析,剖析了该区含煤地层的沉积环境和层序地层特征,在此基础上恢复了各层序的岩相古地理格局并分析了聚煤特征.乐威煤田晚三叠世含煤地层主要发育河流、三角洲和湖泊相;共识别出5个典型的层序界面,其中包括下伏雷口坡组与小塘子组之间的侵蚀不整合面,以及上覆珍珠冲组与须家河组之间的地层颜色突变面,在含煤地层内部的层序界面主要为下切谷砂体冲刷面;将晚三叠世含煤地层划分为四个三级层序,大致与小塘子组,须家河组一、二段,须家河组三、四段,须家河组五、六段相对应;以三级层序为作图单元,恢复了各层序的岩相古地理格局,主要的古地理单元为河流、曲流河三角洲和滨湖,从层序Ⅰ到层序Ⅳ滨湖范围明显缩小,河流及三角洲范围扩大;根据古地理格局可推测晚三叠世研究区主要物源为四川盆地西南的康滇古陆及东南的江南古陆,西北部龙门山及北部米仓山-大巴山对研究区影响不大;各层序煤层发育都较好,但分布有差异,层序Ⅰ和层序Ⅲ煤层较厚,煤层主要发育于分流间湾沉积中,其次为河流冲积平原沼泽和滨湖沼泽,聚煤中心主要在煤田的中部及东部,西部聚煤不好.     

四川盆地及邻区晚震旦世古地理与构造—沉积环境演化

利用最新的地震资料、探井资料及区域地质资料等,结合前人的研究成果,建立四川盆地及邻区晚震旦世区域地层格架,编制晚震旦世各沉积时期构造—沉积环境图,并探讨构造—沉积演化过程。研究认为,四川盆地及邻区晚震旦世构造—沉积环境展布受基底构造限制,并具一定继承性。晚震旦世开始大规模的碳酸盐岩台地沉积,整体来看自西向东海域环境由浅变深,由古陆过渡至碳酸盐岩台地、向东至台地边缘—斜坡沉积泥质岩,至深水盆地相沉积硅质岩,各相带总体呈南西—北东走向。上震旦统灯影组一段（简称灯一段）沉积时期—灯二段沉积中期为填平补齐沉积充填过程;灯二段沉积时期末—灯三段沉积期在克拉通内拗陷盆地基础上初步形成了平缓的克拉通内部隆起;灯四段沉积时期伴随着海平面的下降,碳酸盐岩台地边界整体向东迁移。灯二、灯四段沉积时期末受桐湾运动两期抬升的影响,川中部分地区形成岩溶不整合面,盆地西部灯三、灯四段遭受强烈剥蚀。灯影组是四川盆地及邻区重要的油气储集层。     

四川盆地上三叠统须家河组四段—六段海侵沉积记录*

近年来,四川盆地上三叠统是陆相还是海相的争议越来越多。正确认识该问题不仅是正确解读印支运动和四川盆地形成的关键,更是预测须家河组天然气勘探潜力的关键。晚三叠世四川盆地物源、沉积构造、黏土矿物、硼钾比和有机地球化学5个方面的证据证实,须家河组须一段—须三段为海相沉积,须四段—须六段沉积时期,由于龙门山南段的隆升,四川盆地与外海逐渐失去联系,但仍受到海侵作用的影响。①1000多口单井岩石薄片资料分析表明,须四段—须六段沉积时期,龙门山南段尚未抬升或仍为水下隆起,四川盆地与外海依旧相连;②不仅须一段—须三段岩心和露头中发育大量潮汐成因沉积构造,须四段—须六段也非常发育,表明该时期仍然受到潮汐作用的影响;③须四段—须六段高岭石开始出现,但仍有大量伊利石和绿泥石存在,表明该时期酸性古水介质虽开始出现,但仍受到盐碱性古水介质的影响;④硼钾比分析表明,须三段沉积时期古水体盐度开始降低,但仍远远大于正常淡水湖泊水体盐度（平均值为0.5‰）,表明该时期仍有大量咸水的注入;⑤有机地化分析表明,须四段—须六段姥植比（Pr/Ph）明显较低,烃源岩的饱和烃十分特殊,甲基甾烷丰富,烃源岩芳烃组成具有明显的特殊性,反映该时期明显受到海侵作用的影响。     

川北前陆盆地上三叠统须家河组陆相层序地层

中国中西部前陆盆地大多具有陆内俯冲造山形成的特点,层序地层学在这类前陆盆地中的应用是一个值得研究的新领域。对川北前陆盆地上三叠统须家河组5条露头剖面和1条测井剖面进行详细沉积相分析和层序地层划分,同时阐述了沉积相迁移规律、层序界面类型、层序发育特征及基准面变化;将川北前陆盆地上三叠统须家河组划分为4个三级层序(TS1,TS2,TS3和TS4)。大竹、开江一带须家河组沉积厚度为400～600m,4个层序发育完整;向北东至万源一带地层变薄至100余m,保存残留不全的须家河组只能归为1个三级层序(TS4)。在露头剖面和测井剖面层序地层划分的基础上建立的层序地层格架表明:TS1—TS2以曲流河及曲流河三角洲沉积体系为主,盆地处于稳定坳陷和慢速充填的欠补偿状态,TS3—TS4以冲积扇、辫状河及辫状河三角洲沉积体系为主,盆地处于强烈坳陷和快速充填的过补偿状态。沉积相的时空叠置样式受北部秦岭造山带构造活动的制约作用较为明显。     

四川盆地须家河组地层划分方案讨论

从晚三叠世盆地演化阶段划分和物源方向分析出发,认为晚三叠世处于巴颜喀拉海控大陆边缘盆地向受控于龙门山推覆抬升的川西前陆盆地的转化时期,其间重要的盆地转换界面就是须三、须四段之间的安县运动界面。在对南北向和东西向钻井、露头剖面的区域地层进行详细划分对比基础上,认为须下盆的须二、须三段地层主要发育在川西地区中北段,并以鸭子河地区最为发育,往南因受安县运动影响,须三段地层遭受剥蚀,从北往南逐渐减薄缺失,在大邑构造减薄,在平落坝缺失须三段,造成须二段与须四段不整合接触。从川西地区往东须二段、须三段也逐渐变薄,在川中地区缺失。川中、川南和川东地区的须家河组与川西地区须上盆即须四段、须五段地层相当。     

四川前陆盆地上三叠统须家河组物源区分析及其地质意义

为了深入认识四川前陆盆地须家河组沉积物源方向及物源区构造背景,对该盆地次级构造单元内须家河组砂岩碎屑组分、岩屑类型、重矿物组合特征、稀土元素和微量元素进行了分析。结果表明,盆地中的碎屑物源主要来自再旋回造山带,部分可能来自造山之前的混合区,不同的构造单元和层位存在不同物源区的特点：川西坳陷物源主要受龙门山逆冲推覆带控制;川东北坳陷物源主要受米仓山-大巴山逆冲推覆带控制;川东南坳陷物源受雪峰古陆控制,而川中古隆起物源则主要来自南部峨眉瓦山古陆。物源区具有大陆边缘向大陆岛弧转化的构造演化特点,须四期龙门山的逆冲推覆活动明显强于须二期。     

库车前陆盆地白垩系亚格列木组浊流沉积特征与意义

通过对库车前陆盆地西部卡普沙良河剖面上侏罗统喀拉扎组-下白垩统亚格列木组沉积相垂向演化分析、砂泥岩X射线荧光光谱分析、储层微观特征研究,认为喀拉扎组-亚格列木组发育一套干旱气候背景下的陆上季节性辫状河-半深湖浊积扇-浅湖相的沉积演化序列。上侏罗统喀拉扎组主要以季节性辫状河沉积为主,下白垩统亚格列木组下部发育早晚两期浊积扇沉积,浊积扇水道砂体中见槽模、沟模以及重荷模,并发育典型的鲍玛序列,该沉积时期的古气候偏干冷;亚格列木组上部主要发育浅湖相泥岩与沙坝沉积,此沉积时期古气候由湿热变化至干冷。亚格列木组浊积扇水道砂体中石英含量较高,一般介于62%~70%之间,粒间溶孔与构造缝较发育;浅湖相沙坝砂体石英含量降低,一般为55%~58%,沙坝砂体中溶蚀孔较浊积扇中溶蚀孔多。亚格列木组中浊流沉积的发现,不但丰富了库车前陆盆地重力流沉积的研究成果,也表明在早白垩世库车西部发育较深水的沉积环境,为该地区湖相深水沉积的油气勘探奠定了基础。     

敞流沉积环境中“浅水三角洲前缘砂体体系”研究

新近纪渤海湾盆地具有构造稳定、沉降缓慢、地形平缓、坡度小等特点;古气候资料证实渤海海域新近纪中期（明下段沉积时期）湿润亚热带到暖温带气候,广泛发育浅水三角洲及浅水湖泊沉积。应用层序地层学原理将黄河口凹陷新近纪明下段划分为1个三级层序、3个体系域,即低位域、湖侵域、高位域,识别出不同体系域内拼合板型、孤立型、席状型三种砂体结构,分别对应分流河道型、砂坝型及席状型浅水三角洲类型。同时借鉴现代浅水沉积、水槽实验模拟研究,探讨浅水三角洲沉积演化过程中砂体分布规律与湖平面相对变化之间响应关系,最终建立了黄河口凹陷新近纪明下段温凉型、湿热型两种浅水三角洲层序成因模式,认为古气候影响的湖平面相对变化控制了浅水三角洲前缘砂体的微相类型、结构及分布。     

川东北类前陆盆地须家河组盆-山耦合过程的沉积-层序特征

根据层序界面识别和沉积序列综合分析,将川东北地区须家河组划分为2个超长期和5个长期基准面旋回层序.此二个级别的层序结构和演化序列,较为清晰地反映了川东北前陆盆地晚三叠世须家河期盆-山耦合过程,特点为:须二段-须三段"下成盆"期米仓山-大巴山造山带以低幅隆升为主,对应的川东北坳陷沉降幅度小,物源供给与可容纳空问增长率稳定和基本持平,以发育辫状河三角洲-湖泊沉积体系为主,其层序结构以上升与下降相域厚度近于相等的对称型为主,反映地层基准面相对稳定和均衡的盆-山耦合过程;须四段-须六段"上成盆"期米仓山-大巴山开始进入强烈逆冲推覆和构造隆升阶段,川东北前陆盆地坳陷幅度急剧加大,碎屑物供给量骤然和增多至远大于可容纳空间增长率,以发育冲积扇-扇三角洲-辫状河三角洲等粗碎屑岩为主的沉积体系为主,其层序结构以上升相域厚度大于下降相域的不完全对称型,在造山带前缘则以发育仅保留上升半旋回沉积记录的非对称型结构为主,反映地层基准面升、降变化大的非均衡盆-山耦合过程.     

川东北元坝西部须家河组二段优质储层展布特征研究

川东北元坝地区须家河组二段致密砂岩气资源潜力巨大,但储量探明率低、测试效果差异大,主要原因之一是致密砂岩储层非均质性强、优质储层分布规律不清。本文充分利用测录井、岩心及相关分析化验等资料,在分砂组刻画沉积微相展布的基础上,开展了须二段沉积演化过程、储层特征及其分布研究。结果表明：（1）元坝西部须二段经历了辫状河三角洲-滨浅湖-辫状河三角洲演化过程,沉积控制了砂体规模、粒度和矿物成分的空间变化;（2）须二段砂岩类型多样,整体致密,为低孔、低渗储层;储层物性与砂岩粒度,长石、石英和方解石胶结物含量等因素密切相关,这些因素主要受沉积和后期成岩作用控制;（3）须二段发育块状中粒长石岩屑砂岩和交错层理中粒石英砂岩两类有利岩石相,前者自西北向东南逐渐减薄、呈条带状展布,后者呈不连续土豆状,主体分布于西南部地区。