鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期沉积演化: 大洋缺氧事件前后陆地气候变化的响应*

托阿尔期早期早侏罗世大洋缺氧事件(T-OAE,~183.8 Ma)是一次全球性的地质事件,鄂尔多斯盆地下侏罗统富县组记录了此次地质事件的陆地响应过程。主要基于盆地东缘野外地质调查、扫描电镜及薄片分析,本次研究描述了盆地东北部富县组岩性、颜色和沉积序列,利用前人研究成果总结了富县期岩相古地理变化规律及沉积模式,认为富县期经历了由干旱到湿润的古气候变化: 富县组下部含植物化石较为丰富的白色砂砾岩及黑色、灰色泥页岩沉积于湿润气候时期,对应着盆地下切河谷发育期和填平补齐期; 而上覆的罕见植物化石的杂色、红色泥页岩为(富县期晚期)相对平坦地形条件下的沉积,对应着早、中侏罗世湿润气候背景下的一次干旱气候脉动,为托阿尔期大洋缺氧事件在陆相环境的气候响应,可由此进行富县组区域等时性对比。研究认为“粗富县”为下切谷内河流充填沉积, “细富县”形成于湖泊环境或河漫环境, “黑富县”和“白富县”是湿润气候条件下沉积产物,而“红富县”和“杂富县”为T-OAE期后干旱条件下形成。     

鱼粪化石特征对早侏罗世托阿尔期湖泊生态系统的启示:以川东大安寨段为例*

早侏罗世托阿尔期早期大洋缺氧事件(Toarcian Oceanic Anoxic Event,~183.8 Ma)是一次全球性的多幕式生物—环境事件,其在四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段亦有显示。对采集自川东北地区大安寨段的鱼粪化石进行形态学描述和内含物分析,发现鱼粪化石中含有大量的磷质成分,多为未经消化的鱼骨化石,另有大量介壳类化石与有机质混杂在一起。据露头岩性和显微薄片特征认为: (1)粪化石呈螺旋状,生产该粪化石的鱼类为大型肉食性鱼类,其喜食小型鱼类和软体动物等,推测可能是肺鱼类(角齿鱼);(2)鱼粪化石形成于开放型淡水湖泊中的半深湖—深湖区,其中湖泊表层含氧量丰富,主要由生产者、消费者构成了研究区早侏罗世托阿尔期大型湖泊生态系统,食物链较为复杂,而湖底为水动力条件较弱的还原环境。该研究成果可为早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件在湖泊中的沉积响应及生态影响研究提供依据。     

鱼粪化石特征对早侏罗世托阿尔期湖泊生态系统的启示:以川东大安寨段为例

早侏罗世托阿尔期早期大洋缺氧事件(Toarcian Oceanic Anoxic Event,～183.8 Ma)是一次全球性的多幕式生物—环境事件,其在四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段亦有显示。对采集自川东北地区大安寨段的鱼粪化石进行形态学描述和内含物分析,发现鱼粪化石中含有大量的磷质成分,多为未经消化的鱼骨化石,另有大量介壳类化石与有机质混杂在一起。据露头岩性和显微薄片特征认为:(1)粪化石呈螺旋状,生产该粪化石的鱼类为大型肉食性鱼类,其喜食小型鱼类和软体动物等,推测可能是肺鱼类(角齿鱼);(2)鱼粪化石形成于开放型淡水湖泊中的半深湖—深湖区,其中湖泊表层含氧量丰富,主要由生产者、消费者构成了研究区早侏罗世托阿尔期大型湖泊生态系统,食物链较为复杂,而湖底为水动力条件较弱的还原环境。该研究成果可为早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件在湖泊中的沉积响应及生态影响研究提供依据。     

内陆湖盆"深水成盐"形成条件和识别标志:以东濮凹陷与现代盐湖为例

位于我国东部的许多新生代盆地,在地质历史时期发育了巨厚的岩盐沉积。尽管这些盆地的成盐模式研究已经历了40多年,但由于缺乏“深水成盐”的现代沉积模式,到底是“深盆-深水”还是“深盆-浅水”成盐,一直难以定论。为了理解“深水成盐”的控制因素,很多现代盐湖开展了水文学和水化学调查,然而这些湖盆的矿物组合各不相同,“深水成盐”的形成条件和控制因素尚不清楚。本文对死海、佛瑞湖等“深水成盐”的现代盐湖以及我国东濮凹陷沙三段的成盐特征进行了解剖,从盐度、水深、湖平面波动以及卤水分层等角度探讨了“深水成盐”的形成条件,对比分析了“深水成盐”的相对位置以及沉积物特征,总结了“深水成盐”的识别标志。研究表明,盐岩层系在岩心和测井资料上显示出多尺度的旋回性。“深水成盐”为水深较大的洼陷中心成盐,与盆缘的“浅水成盐”同盆共存。沉积相对岩盐层系的结构和组成有明显的控制作用,其中洼陷带的“深水成盐”,主要在洼陷带的卤水-湖底沉积物界面附近,析出和增生粗晶的盐类矿物,常与富含有机质和黄铁矿的暗色泥岩共存;而湖滨附近的“浅水成盐”,单层厚度薄,结晶粒度细小,通常含有较多的陆源碎屑。死海为代表的现代盐湖以及东濮凹陷等古代成盐盆地的沉积特征表明,“深水成盐”发生于湖平面的下降期,而且卤水剖面的厚度对蒸发岩的形成分布有明显的控制作用,同时具有“深水”和“深盆”特征的内陆盐湖更容易形成单层厚度大、横向稳定的岩盐沉积。本研究有助于改变人们以往对内陆湖盆成盐机理的认知,尤其是现代盐湖的卤水分层析盐特征,对解读地质历史中的其他成盐事件具有重要启示。基于现代沉积实例的“深水成盐”识别标志,可以为古代岩盐沉积模式的建立提供限定条件。     

华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与重大地质事件的耦合关系*

华南地区成冰系大塘坡组锰矿近年来在找矿勘探方面取得了突破性进展,同时,由于该套锰矿在时空分布及成矿背景上的特殊性,长期以来都受到研究者关注,累积了大量研究成果。在系统性总结大塘坡组锰矿研究成果的基础上,结合新元古代全球大地构造、古气候演变、古海洋环境变化及微生物演化等重大地质事件的最新研究进展,综合分析了华南成冰纪大规模锰沉积成矿作用与这些重大地质事件之间的联系。从新元古代中期开始,罗迪尼亚(Rodinia)超大陆的裂解在全球范围内形成了广泛分布的裂谷盆地系统,以中国南方南华盆地为代表的成锰盆地即是在裂谷盆地基础上发展而来的。裂谷盆地系统为锰矿沉积提供了必须的容矿空间,决定了其展布规律,并且盆地底部的热液系统为锰质输入盆地提供了必要途径。新元古代冰期(“雪球地球”)事件中覆盖全球的冰川系统切断或阻碍了地球各子圈层的物质与能量交换,可能导致冰期海洋缺氧状态的广泛出现。而冰期—间冰期的古气候变化使冰盖消失,海—气循环与海水圈层循环重新启动,随之而来的是古海水氧化还原条件的改变。针对南华盆地而言,表层海水的氧化及可能存在的含氧底流为锰矿沉淀提供了所需的氧化环境。此外,新近的证据表明间冰期微生物复苏背景下的锰微生物成矿作用可能是锰矿形成的重要机制。以上这些重大地质事件之间具有复杂的相互联系,同时它们也为“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用提供了必不可少的成矿控制条件。因此, 华南成冰纪“大塘坡式”锰矿沉积成矿作用与新元古代重大地质事件间存在耦合关系。     

东地中海原型盆地演化

东地中海经历了伸展-聚敛的构造演化旋回,聚集了丰富的油气资源。基于2D地震、ODP Leg160、IHS及Tellus商业数据库和公开发表的文献资料,本文在建立东地中海及周缘构造-地层格架的基础上,恢复了东地中海12个关键地质历史时期的原型盆地,并以板块构造为切入点探讨了盆地演化机制。东地中海及周缘上三叠统以来地层可划分为新特提斯被动大陆边缘陆地及浅水区、新特提斯被动大陆边缘深水区和塞浦路斯弧前褶皱区3个地层分区,前两个地层分区均发育一套裂谷-被动大陆边缘层系,但是二者的岩相特征和不整合发育有明显的差异,而塞浦路斯弧前褶皱区发育一套大洋盆地-弧前盆地层系。研究认为东地中海经历了二叠纪—早侏罗世裂解期、中侏罗世巴柔期—晚白垩世土伦期漂移期和晚白垩世森诺期以来的汇聚改造期3个原型阶段,其中汇聚改造期又可细分为晚白垩世森诺期“双俯冲带”消减期、古近纪北部俯冲-碰撞期、中新世塞浦路斯岛弧带南侧俯冲-碰撞与黎凡特边缘活化期和中新世梅西期以来“弧-山碰撞”与“走滑逃逸”期4个阶段。东地中海盆地演化受控于图哈罗德-安纳托利亚板块以及凯里尼亚、特罗多斯和埃拉托色尼等微板块与冈瓦纳大陆北缘的分离、向北的漂移和与欧亚大陆汇聚拼贴的板块构造活动。     

鄂尔多斯盆地延长组等时地层对比方案与沉积新认识*

鄂尔多斯盆地三叠系延长组石油年产量超3500×10⁴t,然而该主力产层现行的“标志层约束、油层组等厚劈分”划分方案,在油气勘探开发实践中受到挑战。作者利用不同沉积体系长7油层组内凝灰岩定年数据和盆地庆城北地区新采集的高品质三维地震数据体,开展同位素年代学研究和钻井资料约束下的高精度地震地层解释。锆石定年结果表明盆地东南部长7油层组属于中三叠世,锆石ID-TIMS定年可实现不同沉积体系高精度地层对比。同时,在庆城北三维工区延长组长2油层组底至长7₃油层组顶解释识别出11个前积地质体,刻画出长7油层组中6个前积体进积演化规律。针对延长组陆相地层等时划分难点,提出建立不同物源体系长7油层组高精度地层定年“锚点”,利用提频地震数据与测井小层对比“穿线”,重新划分高频层序“格架”,建立延长组地层“等时”对比方案。该研究有助于延长组油藏分布规律的认识,也为其他陆相湖盆沉积演化和地层等时对比提供了可资借鉴的范例。     

内蒙古锡林浩特盆地早侏罗世晚期植物群:兼论中国早侏罗世晚期气候

首次报道了产于内蒙古锡林浩特盆地侏罗系红旗组的植物群,共计21属37种。该植物群由木贼目、真蕨纲、苏铁纲、银杏纲、松柏纲和少量分散保存的种子等组成,以真蕨类丰富、蚌壳蕨科Coniopteris和Eboracia出现以及南方型分子较多等为特征。该植物群的时代为早侏罗世晚期,反映研究区红旗组主体的沉积时代为早侏罗世晚期,上部沉积可能形成于中侏罗世早期。气候敏感植物,特别是南方型分子的出现,指示锡林浩特盆地早侏罗世晚期属于暖温带—亚热带气候区,气候较热或短期有一定程度的偏干旱;其气温较早侏罗世早期和中侏罗世早期更高,说明早侏罗世晚期发生过1次升温气候事件。对早、中侏罗世植物群和沉积特征的综合分析表明,中国在早侏罗世晚期可划分出黑龙江东部温凉气候区、北方暖温带温暖潮湿气候区、中部热带—亚热带半干旱—半潮湿气候区、中南热带—亚热带干旱气候区和西藏—滇西热带干旱气候区共5个气候区,其中北方暖温带温暖潮湿气候区与中部热带—亚热带半干旱—半潮湿气候区的界线较早侏罗世早期和中侏罗世早期偏北4°～8°(纬度),亦说明早侏罗世晚期发生了升温事件。此升温事件与中亚和西伯利亚的图阿尔期升温事件相当,其很可能是早侏罗世晚期图阿尔期大洋缺氧事件(T-OAE)在陆地生态系统中的响应。     

扬子西缘鹤庆—洱源地区晚二叠世—晚三叠世盆-山演化的沉积记录

鹤庆—洱源地区位于扬子板块西缘,西邻“三江”结合带,晚二叠世—晚三叠世经历了完整的盆-山转换过程。通过分析该区地层岩性组合及沉积环境,结合构造事件,厘清了区内盆-山转换的时间格架及各阶段盆地沉积响应。研究结果表明: 区内盆地演化可分为陆内裂谷盆地、坳陷盆地和前陆盆地3个阶段; 裂谷盆地阶段沉积形成了巨厚的玄武岩沉积; 坳陷盆地阶段依次沉积了青天堡组碎屑岩、北衙组灰岩和白云岩; 前陆盆地阶段形成了中窝组和松桂组不整合界面及粗碎屑砾岩。研究成果对研究扬子西缘和“三江”特提斯构造带盆-山演化具有重要的科学意义。     

准噶尔盆地车排子凸起东缘下切谷特征及其形成机制

下切谷是层序地层学研究的重要内容之一,同时也是寻找地层、岩性等圈闭的有利地区。综合利用钻测井、三维地震资料以及地震平面属性信息,在车排子凸起至红—车断裂带区域识别出下切谷沉积体系,对下切谷的发育特征以及形成机制进行分析,结果表明:地震振幅绝对值之和属性体显示研究区发育4条近东西流向的下切谷,主要表现为分支型和单一型的平面形态特征。在地震剖面上,几何形态以V形和U形为主,谷内沉积物充填样式有双向上超充填型和侧向加积充填型,同时具有加积、前积和上超等地震反射特征,属于“顺源堆积”与“溯源堆积”的交互沉积。结合准噶尔盆地车排子凸起中生代构造及气候演化特征分析认为,凸起东缘下切谷形成于晚侏罗世。该时期车排子凸起强烈隆升,相对湖平面急剧下降,河流侵蚀下伏地层导致下切谷形成。下切谷内沉积充填阶段发生在白垩纪。该时期车排子凸起剧烈下沉,相对湖平面上升,下切谷持续性的接受沉积充填。     

鄂尔多斯盆地东北缘延安组划分与对比

内蒙古鄂尔多斯盆地东北缘高头窑地区中侏罗统延安组是一套河流—滨湖相为主的中生代陆相沉积岩系,岩性主要中粒—中细粒长石砂岩、粉砂岩(泥质粉砂岩)、黑色页岩、黏土岩夹煤层,其中产大量的植物化石。根据岩性特征及采集化石的研究结果表明,不存在晚三叠世地层,并缺失下侏罗统,且延安组的时代应为中侏罗世。通过不同地区中侏罗世地层对比,认为盆地中延安组发育极不均衡,中部沉积厚度大,但不成煤;而盆地边缘沉积厚度较薄,且成煤较好,横向上具有明显的差异性。     

准噶尔盆地白垩纪——新近纪地层颜色韵律与古环境和古气候演化

准噶尔盆地南缘白垩纪—新近纪发育大型陆相浅水湖盆,干湿与冷暖气候频繁交替,形成了多套色彩斑斓的“五彩”地层,如灰色、灰绿色、灰白色、酱红色、红褐色、砖红色、紫红色、土黄色等。研究表明:地层颜色具有很好的沉积环境指示意义,如颜色指标L^*(黑白),a^*(红绿)以及b^*(蓝黄)可以明显区分不同的水下与水上沉积环境(如水上河流—三角洲相、泛滥平原、山麓—冲积扇相等,水下半深湖相、滨浅湖相等);地层颜色演化序列可以很好地指示白垩纪—新近纪古气候的演化过程。红色沉积物既可以形成于干旱炎热的陆上氧化环境,也可以形成于相对还原的水下环境:“陆上红”如东沟组砖红色砂泥岩、紫泥泉子组紫红色泥岩、沙湾组褐红色—土红色泥岩等,40>L^*>52,8>a^*>18,12>b^*>22;“水下红”以呼图壁河组酱红色块状泥岩为特征,35>L^*>45,2.5>a^*>4.5,5>b^*>9。早白垩世准噶尔盆地相对温暖湿润,湖泊广泛分布,颜色指标L^*(黑白)最低值接近15,a^*值介于-5~5之间,指示深灰色—灰黑色泥岩形成于还原环境。晚白垩世地层颜色指标中a^*达到了最高峰(15~25),表明准噶尔盆地气候开始出现干旱炎热趋势;古近纪始新世—渐新世,a^*与b^*值同步变化,出现了明显的负漂趋势(7~15),表明气候逐渐变冷;新近纪a*值出现新低(5~9),而L*值也接近70,表明气候持续变冷。综上所述,白垩纪末期以来,准噶尔盆地受全球气候变冷和青藏高原隆升共同影响,干旱化程度不断加强,地层颜色比较完整地保留和记录了古环境与古气候的发展演化过程。因此,系统的颜色测量和分析可以为恢复与重建中新生代沉积环境与古气候演化提供重要依据,对于探究新生代以来全球气候变化规律也具有重要意义。     

鄂尔多斯盆地东北缘中侏罗统延安组植物群与古气候分析

鄂尔多斯盆地东北缘中侏罗统延安组为一套以河流滨湖相沉积为主的中粒中细粒长石砂岩、粉砂岩(泥质粉砂岩)、黑色页岩、粘土岩夹煤层。其中产大量的植物化石,计20属39种。经分析认为,这个植物群是一个属于我国北方区以Coniopteris-Phoenicopsis为代表的中侏罗世早期植物群,植物群组合反映鄂尔多斯盆地东北缘中侏罗世为偏潮湿的暖温带气候。     

鄂尔多斯盆地东南部上古生界层序地层格架及含气砂体沉积演化特征*

鄂尔多斯盆地长期存在“南油北气”的固有认识,晚古生代早期砂体不发育与分布规律不清的认识,长期制约了盆地东南部天然气勘探开发的步伐。因此,加强盆地东南部上古生界煤系含气地层地质方面的研究、尤其是层序地层与储集砂体成因研究,对进一步增储上产具有重要理论与实践意义。作者采用Vail经典层序地层理论与方法,对鄂尔多斯盆地东南部上古生界进行层序地层研究: 首先对层序界面进行识别,以岩性、旋回和沉积特征变化作为识别依据,并提出二级层序界面上下岩性组合变化巨大、二级界面之上叠置的低位砂厚度巨大的观点,共将本溪组—石盒子组划分为3个二级层序,11个三级层序;其次根据层序内部砂体堆积、迁移样式对体系域进行了划分。通过大量钻井的层序单元追踪对比与岩心精细描述,重点分析层序格架内主要含气层段本溪组、山西组及盒8段储集砂体的空间叠置关系,结合不同时期基准面旋回变化及其形成机制对其进行探讨,认为优势含气层段储集层中本2段具有障壁迁移、毯式连通,山2段具有低位控砂、面线连通,山1段具有侧向迁移、接触式连通,盒8段具有迁摆叠置、多向连通的特点。     

鄂尔多斯东北部中侏罗世孢粉化石及古气候意义

鄂尔多斯盆地东北部内蒙古伊金霍洛旗乌兰木伦地区是我国重要的能源矿产地,含煤岩系赋存在侏罗系延安组中,延安组岩石组合以灰白色砂岩、灰色粉砂岩、灰色泥岩为主,夹多层煤层;延安组上覆直罗组以灰色、灰绿色砂岩、灰色粉砂岩、紫红色泥岩为主。通过对乌兰木伦地区武家塔露天煤矿剖面延安组和直罗组孢粉化石分析,在延安组中识别出Cyathidites-Lycopodiumsporites-Neoraistrickia-Cycadopites孢粉组合带,以桫椤科、石松科孢子繁盛,紫萁科孢子和单沟/原始沟类、松柏类两气囊花粉发育,卷柏科孢子及柏科花粉较常见为主要特征,时代为中侏罗世早期(阿林期—巴柔期)。根据延安组孢粉母体植物的生态环境分析,本区在这一沉积时期的气候属于温暖湿润的亚热带—温带型气候。直罗组孢粉化石较少,主要见Cyathidites minor,Osmundacidites parvus,Concentrisporites fragilis,Cycadopites spp.等。综合地层岩性、孢粉组合及古植被分析,延安组到直罗组沉积时期总体上呈现从温暖湿润的亚热带—温带型向半干旱—干旱炎热型的气候...     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系*

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育“钙质页岩+含碳泥质灰岩”,有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

三江盆地富锦隆起珍子山组古环境恢复及其油气地质意义

通过对三江盆地富锦隆起金山村附近实测剖面的岩石组合、古生物化石及元素地球化学分析,对该地区珍子山组沉积环境进行研究。结果显示,该区珍子山组沉积时期为温暖湿润的气候条件,沉积环境主体为陆相还原环境。地球化学特征所反映出的沉积环境为页岩气的成藏及储集提供了良好的条件。     

雅鲁藏布江南带白垩纪地层划分及特征

通过1∶25万区域地质调查,在藏南普兰县拉昂错—萨嘎县旦嘎东雅鲁藏布江结合带南带修康群中发现了大量放射虫化石,通过对该区沉积地层的详细调查,结合放射虫化石对原划修康群进行了充分解体,新厘定出侏罗系至始新统7个组级岩石地层单位,其中白垩系划分为折巴组与桑单林组。折巴组以杂色硅质岩、泥岩和页岩为主,夹砂岩、玄武岩等,与上覆上侏罗统旦嘎组和下伏下白垩统桑单林组呈整合接触关系,含丰富的早白垩世放射虫化石; 桑单林组以杂色石英砂岩、砂岩、泥岩、页岩及硅质岩为主,夹玄武岩等,整合于下白垩统折巴组与古近系蹬岗组之间,含丰富的晚白垩世放射虫与有孔虫化石。白垩系折巴组与桑单林组的建立与研究,丰富和完善了中生代特提斯洋盆区(雅鲁藏布江南带地层分区)的岩石地层沉积序列,提高了地层的研究水平,为研究该区沉积古地理环境和大地构造演化提供了新的基础资料。