古地理与大地构造研究——简评目前的学术乱象*

野外调查是大地构造研究的重要基础。古地理及与之相关的沉积岩石学、古生物地层学、构造地质学等在大地构造研究中一直发挥着非常重要的作用,这在著名学者葛利普、黄汲清、王鸿祯等的著作中均有充分的体现。然而,自20世纪90年代以来,在以SCI为导向的评价体系指挥下,这些比较费时、费力的工作往往受到忽视。粉末化、简单化、模式化,新八股式的所谓研究,大行其道,成为一种时尚,形成一股十分有害的逆流。为扭转这种局面,科技界领导必须转变思想,改变政策,创造良好的科研环境,使中国的学术研究走上健康发展的道路。     

渤海湾盆地古近纪古地理特征与油气*

渤海湾盆地是一个典型的内陆裂谷盆地,内部发育6个坳陷、4个隆起、54个凹陷和44个凸起。沉积盆地的含油气性与其古地理分布有密切的关系。利用渤海湾盆地各坳陷大量的录井、岩心、古生物、测井、地震资料及前人的大量文献和数据,对渤海湾盆地各坳陷古近系孔店组、沙河街组沙四段、沙三段、沙二段、沙一段、东营组进行了全区对比和统层。在此基础上,对冀中坳陷、济阳坳陷、临清坳陷内东濮凹陷各组段的沉积相进行了分析,编制了这些区域的古地理图;充分利用前人文献和科研报告中所编制的辽河坳陷、黄骅坳陷、渤海海域古近系各组段的古地理图,编制了渤海湾盆地孔店组、沙河街组沙四段、沙三段、沙二段、沙一段、东营组的古地理图。渤海湾盆地发育数十个含油气凹陷,每个凹陷中心的深湖亚相泥岩构成烃源岩,而在凹陷的边缘发育近岸水下扇、扇三角洲、三角洲、滩坝等砂体,构成重要的储集层,在有利的成藏条件下,凹陷中央的烃源岩向周围与之互层的储集层供烃形成油藏,在凹陷中央的烃源岩中,还发育了页岩油、页岩气、致密油气等非常规油气。因此,每个凹陷就是油气生成、运聚的基本单元,是一个独立的油气运移—聚集系统。生油凹陷的分布及其古地理特征控制了油气在渤海湾盆地古近系中的平面分布。     

华南晚二叠世层序—古地理及聚煤规律*

晚二叠世是地质历史中重要的成煤时期,在中国南方多个省区都形成了可采煤层。受海平面变化的影响,华南地区晚二叠世发育一套完整的陆相—海陆过渡相—海相含煤岩系。通过对野外露头及钻孔剖面资料分析,识别出了区域不整合面、下切谷底部冲刷面、河道间古土壤层和沉积相转换面等关键层序地层界面,以及依据海相石灰岩标志层横向分布规律反映的区域最大海泛面,同时结合前人关于华南地区地层对比及煤层对比方面的成果,将华南上二叠统划分为3个三级层序及9个体系域。利用单因素分析多因素综合作图法恢复了各层序中岩相古地理及煤层分布规律,结果表明:层序Ⅰ中煤层主要形成于潮控下三角洲平原以及潟湖潮坪环境,厚煤层的展布受这些沉积相带控制;层序Ⅱ中三角洲平原环境中煤层最厚,开阔台地煤层最薄,平面上煤层厚度表现为西部厚、中部次之、东部无煤的阶梯式递变;层序Ⅲ中煤层主要形成于三角洲平原环境,此时聚煤作用主要发生于华南西部的康滇古陆东侧,在华南中部及东部大部地区发育的浅海台地和深水盆地均不利于聚煤作用发生。     

渤海湾盆地古近纪古地理特征与油气*

渤海湾盆地是一个典型的内陆裂谷盆地,内部发育6个坳陷、4个隆起、54个凹陷和44个凸起。沉积盆地的含油气性与其古地理分布有密切的关系。利用渤海湾盆地各坳陷大量的录井、岩心、古生物、测井、地震资料及前人的大量文献和数据,对渤海湾盆地各坳陷古近系孔店组、沙河街组沙四段、沙三段、沙二段、沙一段、东营组进行了全区对比和统层。在此基础上,对冀中坳陷、济阳坳陷、临清坳陷内东濮凹陷各组段的沉积相进行了分析,编制了这些区域的古地理图;充分利用前人文献和科研报告中所编制的辽河坳陷、黄骅坳陷、渤海海域古近系各组段的古地理图,编制了渤海湾盆地孔店组、沙河街组沙四段、沙三段、沙二段、沙一段、东营组的古地理图。渤海湾盆地发育数十个含油气凹陷,每个凹陷中心的深湖亚相泥岩构成烃源岩,而在凹陷的边缘发育近岸水下扇、扇三角洲、三角洲、滩坝等砂体,构成重要的储集层,在有利的成藏条件下,凹陷中央的烃源岩向周围与之互层的储集层供烃形成油藏,在凹陷中央的烃源岩中,还发育了页岩油、页岩气、致密油气等非常规油气。因此,每个凹陷就是油气生成、运聚的基本单元,是一个独立的油气运移—聚集系统。生油凹陷的分布及其古地理特征控制了油气在渤海湾盆地古近系中的平面分布。     

活动论构造古地理的研究现状、思路与方法*

古地理学是研究地质历史时期地球表面的自然地理的综合性科学,构造古地理学是研究地质历史时期地理单元的构造属性及其演变特征的科学。地球表面的山川、流域与盆地等自然地理单元受岩石圈板块水平运动与深部地幔动力学的联合控制。自然地理单元及其演变是内、外动力长期作用的综合结果。活动论构造古地理思想是在地球系统科学的活动论、演化论、阶段论与转换论观念下的自然延伸。整体、动态、综合分析是活动论构造古地理研究的基本方法;确定构造古地理单元的边界、属性、组成、结构与演变的“五定”原则是工作的具体步骤;搭建数据化、标准化和智能化的古地理重建平台是研究的重要途径。基于活动论构造古地理思想的原型盆地分析,是对原型盆地进行复位、复原与复变,揭示原型盆地的时—空结构;而活动论的源-汇系统分析是在地球系统观指导下的深、浅部结合的全链条、全过程综合研究。活动论构造古地理是研究地表过程和能源、资源矿产分布预测的重要基础。     

中国含煤岩系古地理及古环境演化研究进展*

随着含煤岩系沉积学从最初的旋回层理论到沉积模式,再到现阶段层序地层学理论的发展,中国学者已经在含煤岩系沉积学研究领域取得了显著的成果。(1)层序地层格架下基于可容空间增加速率与泥炭堆积速率之间平衡关系的厚煤层聚集模式受到重视,层序地层学提供了等时性地层单元,用于中国六大聚煤区等时性层序地层格架下岩相古地理的重建,为预测各聚煤期聚煤中心及富煤带的分布起到指导性作用。随着层序地层学理论的深入研究,煤相及沉积有机相的发育特征、研究方法以及划分方案也取得了新的进展。(2)近年来,煤系共伴生矿产已经成为当今煤地质学研究的热点问题之一,含煤盆地的煤层气、页岩气、天然气水合物、铀矿、三稀矿产、石墨等矿产资源具有重要的经济价值,部分共伴生矿产潜在的价值甚至超过煤炭本身。古地理作为研究煤系矿产资源的先决条件,与之联系密切,为这些矿产的研究和勘探提供极大的帮助。(3)煤作为泥炭地的产物和重要的沉积载体,其中蕴藏着丰富的“深时”古气候信息。以米兰科维奇旋回作为地层时间的“度量”工具,可以通过分析煤中碳的聚集速率,进而分析泥炭地的碳聚集速率、净初级生产力以及大气CO₂的变化趋势;而随着对煤中惰质组成因的重新认识,蕴含在煤中的古野火信息越来越受到重视,基于煤中惰质组的含量对地质历史中古泥炭地野火事件以及大气氧含量的估算也成为古环境研究的新方向。中国聚煤模式及聚煤古地理今后的研究需进一步加强对不同构造背景下含煤盆地的层序地层模式、各聚煤期的聚煤古地理及聚煤规律、有益煤系共伴生矿产的古地理重建、含煤岩系“深时”古气候信息以及大数据驱动下的含煤岩系古地理定量化研究等方面的探索。     

河南南召盆地上三叠统太山庙组软沉积物变形构造及其古地理意义*

河南南召盆地上三叠统太山庙组中发现的软沉积物变形构造包括同沉积断层、液化均一层与泄水脉、底劈构造、塑性变形层、碎裂岩及大型负载构造。它们集中保存在太山庙组中段深湖环境中,以该层段为界,其下水体渐深,其上水体渐浅。多数软沉积物变形构造与浊流沉积砂体相伴生,也可保存在泥岩层中,其形成可能与浊流沉积过程相关,但古地震活动是主要的触发机制。软沉积物变形的类型包括液化变形、塑性变形和脆性变形,指示了高强度的古地震活动,记录了秦岭造山带印支期一次强烈的造山活动。造山带逆冲推覆作用造成南召盆地的抬升,代表了前陆盆地系统中的楔顶沉积。     

岩相古地理优势相方法及应用——兼谈“广义”与“狭义”岩相古地理及若干新的研究方向*

提出岩相古地理研究的优势相思路与方法,优势相划分由等时性界面限定的沉积持续时间和沉积厚度这条主线串联起来。优势相分析具有定性与定量兼有的特征,即以各种定性与定量的、反映某个时期或阶段沉积环境特点的关键因素或指标资料为基础,由点到线、由线到面,点、线、面结合,由二维到三维空间,确定该阶段或该时期占优势的主导沉积相或岩相。主导沉积相或岩相既要满足沉积持续时间的主导、又要满足沉积物质表现优势,还需满足盆地或区块总体背景和环境格局上的合理性与综合性。指出优势因素(或称优势参数)是优势相确定的基础和前提。提出了“广义岩相古地理”和“狭义岩相古地理”2个概念,在其研究内容、精度、理论深度、研究区域范围和应用等方面进行区别,但并不能由一两个指标就简单区分,需要综合对比和分析才可以界定。论文还论述了岩相古地理研究出现的7个新方向,这些新的研究方向可根据研究目的和解决的实际勘探目标,进行广义和狭义岩相古地理分析。运用优势相分析思路和方法,在柴达木盆地新生代等时性地层划分及建立了盆地等时地层格架基础上,进行了柴达木盆地关键时期岩相古地理恢复。     

古高梁河演变及其与古蓟城的关系*

古高梁河对北京城的选址和发展起到了重要作用。以往研究者对古高梁河的名称界定不一致,古河道的年代和规模也比较模糊。借助多年来实地考察的成果,选取古高梁河沿线的典型剖面,用¹⁴C、光释光、热释光等测年方式,结合地貌学、考古学和历史地理学的方法,确定古河道的年代,以此近似地复原古高梁河的演变和分布特征。通过以上分析,得出以下结论: (1)古高梁河的称呼比“三海大河”的称呼更恰当,表达全新世中晚期由石景山经“三海”到亦庄的永定河故道。(2)古高梁河河道发育的年代上限在5000—4000 a BP,下限应在西汉末年至东汉初年。(3)古高梁河规模比古清河和古 水小。(4)古蓟城的选址与古高梁河密切相关,古蓟城选址于古高梁河与古 水故道之间的高地之上,是古高梁河要津上的城池。     

南海北部白垩纪—渐新世早期沉积环境演变及构造控制*

南海北部珠江口—琼东南盆地白垩系—下渐新统记录了华南大陆边缘从主动陆缘向被动陆缘的转换过程。基于盆地构造-地层、单井相、地震相等特征的综合分析,结合南海中南部的沉积环境和区域构造演化,探讨南海北部白垩纪—渐新世早期的沉积环境演变及构造控制背景。研究发现: (1)南海北部白垩系广泛分布,古新统分布极为有限; 始新世早-中期,琼东南盆地只在部分凹陷深部发育了小规模的滨浅湖相和扇三角洲相沉积,珠江口盆地白云凹陷以大规模发育的湖泊相为特征; 始新世晚期—渐新世早期,琼东南盆地和珠江口盆地白云凹陷都受到海侵作用的影响,以海岸平原相和滨浅海相为主。 (2)构造演变包括5期:包括白垩纪安第斯型大陆边缘的“弧—盆”体系发育期,古新世区域隆升剥蚀山间盆地发育期,始新世早-中期裂陷发育,始新世晚期—渐新世早期陆缘破裂期,渐新世晚期东部海盆稳定扩张期。最后,探讨了南海盆地中生代末/新生代初的动力学转换过程及特征。     

大陆构造、大洋构造和地球构造研究构想

大陆动力学和大洋动力学是当前固体地球科学的前沿领域 ,反映处于中期阶段的板块理论正向更加深入、全面、完善的方向发展 ,并走向统一的地球构造学的趋势。中、新生代造山带构造 ,全球高原构造的比较 ,周边洋底构造对欧亚大陆的动力作用 ,应是大陆动力学中优先研究的问题。对全球洋底构造的继续探测 ,用地震各向异性研究地幔的流动或变形 ,布设海底宽频带地震台阵探测地幔细结构 ,将会提供更多的地球内部过程信息。“地球大系统科学”概念的提出 ,将能推进固、液、气三态地球多球层相互作用的研究 ,例如固体地球微动态、固液气三态球层运动的可比较性、不同球层分区性的比较等 ,都是需要深入探讨的问题 ,代表了从整体地球系统开展学科交叉研究的方向     

Geochronology and Geochemistry of the Xingxingxia Triassic A-type Granites in Central Tianshan, NW China: Petrogenesis and Tectonic Implications

The Triassic granitoids in Central Tianshan play a key role in determining the petrogenesis and tectonic evolution on the southern margin of the Central Asian orogenic belt. In this study, we present SHRIMP zircon U-Pb ages, Hf isotopic and geochemical data on the Xingxingxia biotite granite, amazonite granite and granitic pegmatite in Central Tianshan, NW China. Zircon U-Pb dating yielded formation ages of 242 Ma for the biotite granite and 240 Ma for the amazonite granite. These granitoid rocks have high K2O with low MgO and CaO contents. They are enriched in Nb, Ta, Hf and Y, while being depleted in Ba and Sr, showing flat HREE patterns and negative Eu anomalies. They have typical A-type granite geochemical signatures with high Ga/Al (8–13) and TFeO/(TFeO + MgO) ratios, showing an A2 affinity for biotite granite and an A1 affinity for amazonite granite and granitic pegmatite. Zircon εHf(t) values of the granitoids are 0.45–2.66, with Hf model ages of 0.99–1.17 Ga. This suggests that these A-type granites originated from partial melting of the lower crust. We propose that Xingxingxia Triassic A-type granites formed under lithospheric extension from post-orogenic to anorogenic intraplate settings and NE-trending regional strike-slip fault-controlled magma emplacement in the upper crust.     

从中亚正εNd值花岗岩看超大陆演化和大陆地壳生长的关系

超大陆演化着重研究超大陆的聚合和裂解、离散,大陆地壳生长着重探索大陆地壳的生长和消亡.长期以来,人们都是如此将两者割裂开来研究的.本文从中亚造山带显生宙花岗岩同劳亚大陆的关系出发,进一步探讨超大陆演化、大陆地壳生长和地幔中俯冲板片雪崩事件(slab avalanche events)三者之间的关系,强调在超大陆形成时伴随大陆地壳急剧生长,在超大陆裂解、离散时大陆地壳的生长和消亡大体上保持平衡.无论超大陆演化或是大陆地壳生长都同地幔对流形式的变化有着密切的联系.     

新疆地壳结构和演化中的若干问题

以新疆独山子-泉水沟地学断面的资料为主,讨论了泉水沟-阿勒泰剖面的地壳结构主要特征。它们不仅在地表形成了三山两盆的盆山结构面貌,而且在深部的地壳结构上也有明显的不同。进而我们认识到以天山和祁连山为代表的中国西北的主要山系在地质历史上虽然属于不同时期的造山带,但真正形成现代的盆山结构是新生代以来壳幔相互作用的结果。特别是天山地区,新生代以来的造山活动和古生代时期有明显的不同,也和高原南侧喜马拉雅山的新生代造山作用不同,我们称之为“天山型造山运动和天山型造山带”。     

The Grenvillian Songshugou ophiolite in the Qinling Mountains, Central China: Implications for the tectonic evolution of the Qinling orogenic belt

The Qinling Mountains in Central China mark a gigantic composite orogenic belt with a complex tectonic evolution involving multiple phases of rifting and convergence. This belt separates the North China and South China Blocks and consists of the South and North Qinling terranes separated by the Shangdan suture. The suture is marked by the Grenvillian Songshugou ophiolite along the southern margin of the North Qinling terrane, which is key to understanding the Proterozoic tectonic evolution of the belt. The ophiolite consists of highly metamorphosed ultramafic and mafic rocks. Three groups of meta-basalts are present: group 1 rocks are LREE depleted and have a MORB compositional affinity. Their low Ta/Yb ratios (<0.1) are consistent with high degrees of partial melting of a depleted asthenospheric mantle. Rocks of group 2 have higher TiO₂ (1.63–2.08 wt%) and Ta/Yb ratios (>0.12), and display slight enrichment of LREE, suggesting that the original magmas were derived from a depleted mantle source mixed with some enriched material. Samples from group 3 are enriched in LREE and other incompatible elements (Ti, Zr, Ta, Nb), suggesting derivation from an enriched mantle source, possibly a plume. All the basalts have high εNd(t) (+4.2 to +6.9), variable εSr(t) and high ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb ratios for given ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb ratios. These characteristics are compatible with formation at a mid-ocean ridge system above an anomalous Dupal mantle region. The mafic rocks have a Sm–Nd whole-rock isochron age of 1030 ± 46 Ma.The Songshugou ophiolite was emplaced onto the southern margin of the North Qinling terrane, an active continental margin from the Meso-Proterozoic to Neo-Proterozoic.     

再造西南"三江"造山带洋陆转换过程中的构造与古地理

西南"三江"造山带包含消失的特提斯大洋及两侧大陆边缘"弧盆系"。采用大地构造相和盆地分析原理, 对"三江"造山带中的沉积地质体进行岩相刻画、复原古地理、再造古构造、推演洋陆转化。在中二叠世之前, 特提斯大洋持续扩张, 冈瓦纳、欧亚2个大陆边缘拉张裂离, 形成裂离地块(陆缘海台)与陆缘裂陷盆地, 构成"多岛洋"构造-地理格局。中二叠世, 特提斯大洋板块开始向北俯冲消减, 欧亚大陆边缘的东大山—临沧一线形成增生前锋弧, 前锋弧靠陆一侧转为弧后拉张环境, 继续保持"台盆相间"的古地理格局。晚二叠世末—早三叠世, 特提斯大洋板块继续向北俯冲消减, 金沙江-哀牢山和澜沧江弧后盆地洋壳也分别向西、向东俯冲于昌都-思茅地块之下, 使其转为双向弧后盆地; 而中咱-中甸地块、甘孜-理塘洋还保持拉张环境。晚三叠世, 特提斯洋、澜沧江和金沙江-哀牢山弧后盆地洋壳继续俯冲, 直到关闭; 昌都-思茅地块转为弧后双向前陆盆地, 中咱-中甸地块转为周缘前陆盆地; 中咱-中甸地块东部受甘孜-理塘弧后洋盆的俯冲, 形成弧-盆系。晚三叠世, 特提斯大洋板块开始向南西俯冲, 形成冈底斯-腾冲陆缘岛弧。保山地块东部在晚三叠世早期为陆缘岛弧, 晚期转为弧后前陆盆; 西部形成周缘前陆盆地。这样, 在大洋板块俯冲阶段形成冈瓦纳、欧亚2个大陆边缘与裂离地块上的2个级别的"多弧盆"构造-地理格局。     

敦煌北部岩浆-变质杂岩构造环境初步探讨:对中亚造山带南缘扩展方式的启示

中亚造山带南缘如何向南扩展,对深入理解增生型造山作用和大陆地壳生长机制以及中亚构造域与特提斯构造域的衔接具有重要科学意义.作为中亚造山带南缘的关键构造单元,敦煌构造带大地构造属性长期备受关注且颇有争议.传统观点认为敦煌构造带是古亚洲洋南侧的前寒武纪稳定大陆地块,以刚性块体的形式参与了中亚造山带南缘的最终拼贴过程.然而,...     

新疆准噶尔造山带多旋回开合构造特征

新疆准噶尔造山带是位于西伯利亚与塔里木两大陆壳之间的多旋回造山带,是古亚洲洋的主要部分。该造山带是在新元古代早期形成的克拉通基底上裂解、扩张成洋的,在其发展历史进程中,经历了多旋回手风琴式开合运动,此开彼合,首尾衔接,几经洋陆转化,由一系列沟弧盆体系挤压拼贴到一起,于石炭纪末最终固结成新的古亚洲大陆。成陆后并不稳定,在中—新生代时期仍有强烈的活动性与造山过程,表现为发育多时期的蛇绿岩、多时期的造山花岗岩和多种不同类型的造山作用。     

论构造地质学和大地构造学的几个重要问题

在构造地质学与大地构造学研究中,自从创立板块构造学说以来,尽管已经取得巨大的成绩,但是还存在很多重大的难题有待解决,也有一些极具争议的课题值得探讨,尤其是大陆岩石圈内的构造地质问题。笔者认为,在中国区域地质调查中断层的多期活动及其年代学的研究最为薄弱,对此必须大力加强;在构造地质研究中,必须将变形与变位紧密地结合起来,也即应该把中、小型构造研究与大地构造研究结合起来。为促进深部能源的开发,盆地深部构造研究应大力加强。应认真关注碰撞带的定义、范围、内部结构及其与周边板块关系的研究。应扎实地推进岩石流变学与流体在各种地质条件下作用的研究。临震预报的探索与现代地球动力学研究十分重要,可能是中国为人类社会的安全和稳定所能做的一项巨大的贡献。大陆岩石圈内各个构造滑脱面及其相关断层的研究,对于构造-岩浆活动和板内地震起到重要的控制作用。定量化的大陆动力学研究与深部成矿预测是当前很重要的课题。笔者建议大力加强对于上述课题的研究,科研决策部门也可考虑给予大力的资助。板块构造动力学机制的探讨是完善板块构造学说所必需的,但是在可预见的未来此课题很难有重大的突破。