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。     

准南四棵树凹陷沉积古环境与物源研究——来自侏罗系—下白垩统元素地球化学的指示

准噶尔盆地西南缘四棵树凹陷下组合油气勘探程度较低,并在侏罗纪—早白垩世沉积古环境演化的认识上还存在分歧,影响了对层序和沉积演化的理解,制约了勘探进程。利用便携式XRF元素仪大量、快速、无损地测试了北天山山前塞力克提沟和扎伊尔山前吐孜阿克内沟侏罗系—下白垩统野外露头细粒沉积物的元素地球化学数据,结合钻井岩心的重矿物分析,重建了凹陷侏罗纪—早白垩世的古气候、古盐度、古氧化—还原条件和古物源的演化历史。研究结果表明:从J₁b至K₁q时期,古气候表现为从温湿向干热变化的趋势,早侏罗世温度相对偏高、湿度偏低,中—晚侏罗世温度下降至最低、湿度增至最大,而K₁q时期以干热气候为主。沉积水体总体为淡水,盐度受古气候的影响较大,早侏罗世相对偏高,中—晚侏罗世相对最低,K₁q时期沉积水体盐度达到弱咸化程度。J₁s古水体相对最深、还原性最强,J₁b平均古水深相对较浅,处于弱氧化—弱还原状态,中侏罗世至K₁q时期平均古水深逐渐减小,从弱还原向氧化环境递变。凹陷在侏罗纪主要受南部北天山物源区的影响,K₁q时期北部的扎伊尔山物源区供源作用逐渐变强;J/K之交,北天山物源区母岩混入部分凝灰岩,而扎伊尔山物源区变质岩类型母岩组分升高较明显。     

北票盆地侏罗纪砾岩沉积特征及对区域构造演化的指示

陆相盆地充填沉积物中砾岩沉积特征分析是示踪物源及反演源区构造演化背景的重要手段之一。通过对辽西北票盆地侏罗系的砾岩层沉积特征及砾岩的分散型式分析发现，北票盆地砾岩的沉积特征明显受到火山作用的影响，物源主要以盆地前期或同期火山岩及西缘前中生代沉积地层和变质岩系为主，砾石成分组成自下向上表现出一定的规律性变化，与盆地两次大的火山－沉积作用旋回有很好的对应关系，表现为从沉积早期以火山岩砾石为主向晚期以沉积岩及变质岩砾石为主的演化过程。早侏罗世晚期及晚侏罗世晚期砾岩主要为复成分砾岩，松散堆积，填隙物主要为泥砂质．分散型式为混合型，应为盆地在侏罗纪经历的两次大的逆冲推覆作用的沉积响应。中侏罗海房沟组巨厚的粗砾岩沉积对应于盆地西缘的一次快速隆升事件。     

冀西北尚义盆地中生代沉积特征及古地理*

尚义盆地形成于早侏罗世-早白垩世,盆地内沉积了一套以紫红色、灰绿色陆源碎屑岩为主的地层,仅在晚侏罗世-早白垩世地层局部夹薄层玄武安山质火山岩。通过系统分析尚义盆地的沉积岩、沉积相带展布特征及古水流、砾石成分等,分析了早侏罗世-早白垩世盆地的物源区、汇水中心及古气候的演化,恢复了早侏罗世-早白垩世盆地古地理格局。同时,在前人研究基础上,结合尚义盆地的沉积-充填样式,重点总结和综合分析了盆地内熔积岩、辉绿岩、边界断层等的发育特征,初步推断晚侏罗世-早白垩世尚义盆地为伸展断陷盆地。     

库车前陆盆地三叠系—新近系重矿物组合特征与盆山构造演化关系

通过分析库车前陆盆地多口钻井中三叠系—新近系重矿物含量、种类组合以及砂岩碎屑组分特征,建立了由重矿物特征组合与砂岩碎屑组分反映沉积物源与构造演化关系的分析方法,显示出重矿物组合特征对构造运动存在明显的响应关系,反映出库车前陆盆地三叠纪—新近纪存在中—晚三叠世、晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世、古近纪和中新世5期明显构造运动。并且通过分析库车前陆盆地古近系库姆格列木群重矿物的颜色、含量以及特征组合与碎屑物的成分认为,库车坳陷北部山前带平面上存在三个主要的物源通道,即吐孜井区北侧、克拉井区北侧和大北井区北侧;西部温宿凸起存在一个物源通道,即却勒井区西侧的温宿凸起斜坡带上。     

多元统计分析在地质学中的应用——以惠州凹陷M层物源分析为例

以29口钻孔的重矿物百分含量数据来分析样本,通过Q型聚类分析、因子分析方法恢复不同物源体系的发育范围及其母岩类型,并以不同物源体系的边界范围为限定条件,结合ZTR指数及其等值线图,对珠江口盆地惠州凹陷M层物源特征进行了系统的研究。研究结果表明：研究区发育3大物源沉积区,分别为东北-北部物源沉积区、西北物源沉积区和东南物源沉积区,且各区重矿物组合特征明显,主次物源分明,整体表现为母岩类型复杂的特征。东北-北部沉积物主要母岩为酸性岩浆岩,次要母岩为变质岩和沉积岩,西北沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为酸性岩浆岩和变质岩,东南沉积物主要母岩为中性及基性岩浆岩,次要母岩为变质岩。东北-北部物源区和西北物源区为远源沉积的产物,而东南物源区为近源沉积的产物。东北-北部物源区沉积物来自北方和东北方向,而西北物源区和东南物源区沉积物分别来自西北方向和东南方向。     

合肥盆地中生界沉积物物源分析及构造意义

应用砂岩端元组分、重矿物成分变化等方法对合肥盆地及其南缘的中生界沉积物物源研究表明:合肥盆地大致以六安断裂为界分为南带和北带,其物源有显著差异.北带沉积物主要来源于华北板块,特别是早、中侏罗世,从晚侏罗世到早白垩世,大别造山带大规模的剥露开始,其母岩物质已经完全参与了盆地主体区的沉积;南带中、晚侏罗世沉积的物源来自北淮阳带,但大别造山带也有相当程度的贡献,凤凰台组沉积时期是大别造山带隆升最快、幅度最大的时期.早白垩世盆地的充填物质主要来自大别高压变质岩带,指示其俯冲、折返已经到达地表并持续遭受剥蚀,自中晚侏罗世到早白垩世早期剥蚀程度逐渐加大.从源区看,北带侏罗系样品的源区更接近于被动大陆边缘,南带多为主动大陆边缘.而白垩系样品无论北带还是南带多落入或靠近主动大陆边缘,说明早白垩世滨太平洋构造域已经占主导作用,南北差异减弱,早白垩世早期是南北向区域挤压特提斯构造域向北东向伸展的滨太平洋构造域转换的关键时期.此外值得注意的是中生界少数样品反映了岛弧区背景,许多样品具有混合源区的明显特征.     

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。     

漠河盆地上侏罗统物源分析及其地质意义

为了探讨晚侏罗世漠河盆地的构造类型,笔者等对其物源特征进行了系统分析。通过古水流分析、母岩成分分析和源区构造背景分析认为:①晚侏罗世漠河盆地的物源来自南北两个方向;②北部物源区位于西伯利亚板块南缘,为蒙古—鄂霍茨克造山带,母岩成分主要为花岗岩、变质岩、中酸性火山岩、中基性火山岩和沉积岩;③南部物源区位于大兴安岭北部,为下伏板块基底,母岩成分主要为花岗岩、变质岩和沉积岩;④北部造山带物源区的构造背景为早中生代的活动大陆边缘。晚侏罗世漠河盆地具有典型前陆盆地的双向物源特征,一方面来自北部造山带,一方面来自盆地下伏板块基底。根据物源特征、区域大地构造背景和俄罗斯上阿穆尔盆地(黑龙江在俄罗斯称为阿穆尔河)有关资料认为晚侏罗世漠河盆地可能为漠河—上阿穆尔周缘前陆盆地的南半部分,其形成和演化受蒙古—鄂霍茨克造山带制约。     

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。     

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。     

西秦岭造山带徽成盆地早白垩世地层物源综合分析

徽成盆地是西秦岭造山带内一个具有代表性的盆地,保留较完整的地层记录.早白垩世田家坝组、周家湾组和鸡山组为一套砂砾岩沉积组合序列.本文通过对早白垩世砂岩的古水流恢复、砾石成分与含量、重矿物和地球化学分析,对沉积岩物源区特征和原型盆地进行探讨.古水流恢复和砾石成分统计表明,沉积物主要是近源堆积,主要来自于盆地南缘和北部.重矿物研究结果表明,早白垩世砂岩母岩以岩浆岩为主,并有少量变质岩/沉积岩.地球化学分析表明,早白垩世砂岩为成熟度较低的硬砂岩和长石/岩屑砂屑岩.稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集、重稀土平坦和弱Eu负异常特征.砂岩物源区组成判别图研究表明,早白垩世砂岩的物源区主要出露长英质火山岩.砂岩源区构造环境判别图解及特征指数分析表明,早白垩世砂岩源区主要形成于大陆岛弧和活动大陆边缘.结合区域资料和前人研究,表明早白垩世徽成地区发育走滑拉分盆地.     

拉萨—羌塘地体碰撞时限:来自班公湖—怒江缝合带中段多尼组沉积的约束

早白垩世多尼组沿西藏北部班公湖—怒江缝合带沿线广泛分布,其沉积环境、碎屑组成和沉积物源等记录了班公湖—怒江特提斯洋闭合后拉萨—羌塘地体碰撞的演化历史。班戈地区多尼组以角度不整合于侏罗纪海相复理石之上,主要由砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及少量安山岩夹层组成。砂岩中普遍发育槽状、板状、楔状交错层理,泥岩中可见泥裂,砾岩多为透镜状并发育叠瓦状构造,指示其形成于河流—三角洲沉积,且总体呈现出向上变粗的沉积组合序列。对多尼组中安山岩夹层样品进行LA?ICP?MS锆石U?Pb定年,获得206U/238Pb加权平均年龄为114 ± 0.4 Ma。对砾岩中砾石成分和砂岩碎屑组成的统计分析结果显示,多尼组沉积组合中的碎屑组成主要来自蛇绿岩、中酸性岩浆岩、沉积岩和少量变质岩。砂岩重砂矿物组合和古水流分析结果表明,多尼组的沉积物源主要来自其南北两侧的拉萨和羌塘地体以及其下伏蛇绿岩。综合区域地质资料,班戈地区早白垩世多尼组是班公湖—怒江特提斯洋闭合过程中拉萨—羌塘地体碰撞背景下沉积作用的产物。     

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。     

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。     

柴北缘西段侏罗系沉积特征*

柴达木盆地北缘中小盆地(包括苏干湖盆地)是中国西部潜在的油气资源战略接替区,前期工作揭示了在柴北缘西段发育具有一定生油潜力的中生界烃源岩。沉积特征和沉积环境分析对于研究烃源岩及储集层分布具有重要意义。但有关柴北缘西段沉积特征和沉积环境的认识相对较少,制约了油气勘探工作的进一步开展。通过野外露头观测、钻测井资料分析以及地球化学测试等技术手段,初步落实了柴北缘西段侏罗系的沉积体系和沉积环境,为今后的油气勘探提供了依据。研究表明,苏干湖盆地早中侏罗世发育扇三角洲—湖泊沉积,晚侏罗世发育辫状河,物源可能主要来自北部祁连山;赛什腾山南缘侏罗纪发育沼泽—三角洲—湖泊沉积体系,富含煤层,物源来自西北和东北;冷湖一带早侏罗世主要发育湖西山组深湖—半深湖沉积,物源可能来自西北部阿尔金山附近。泥岩样品沉积地化分析显示研究区整体为还原环境,不同采样点样品的稀土元素配分模式具有相似性。构造-沉积演化分析表明,早侏罗世柴达木盆地北缘西段初始断陷,湖盆沉积中心位于冷湖一带;中侏罗世中期(对应于大煤沟组四段)苏干湖盆地内部裂陷成盆,沉积中心向东转移,后期(对应于七段)湖泛形成大湖盆。侏罗系烃源岩主要发育于大煤沟组五段至七段湖平面上升时期。