年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

波—流相互作用机制与复合流的沉积构造鉴别标志*

波—流相互作用是复杂水动力条件下流体相互作用的主要方式之一,由波—流相互作用形成的复合流沉积是目前沉积学在流体相互作用这一领域研究较多的一种沉积类型。以已有的文献为基础,对波—流相互作用下细砂级颗粒的运动机制进行了综述,预测了波—流相互作用的沉积特征,总结了复合流的沉积构造鉴别标志。取得的主要认识有: (1)波—流相互作用总体上属于衰弱流(waning flow)悬浮沉积,其微观的沉积机制可分为5种: 越过崩落点的喷射沉积(S1)、残余涡动沉积(S2)、未到崩落点的喷射沉积(S3)、背流面的崩落沉积(S4)、垂直降落沉积(S5);(2)波—流相互作用的沉积过程总体上受悬砂量和沉积时间的控制,5种微观沉积机制在不同的悬砂量和沉积时间条件下可形成不同的沉积机制组合,从而导致不同的底床形态;(3)复合流沉积构造鉴别标志主要有: 复合流波痕、复合流层理、爬升型复合流层理、不对称丘状交错层理、准平行层理和频繁交替的不能充分发育的浪成波纹层理与流水层理等6类。上述认识对于复杂水动力条件下的沉积学研究及对深水、浅水沉积环境的识别均具有重要的意义。     

塔里木盆地乌什凹陷西部石炭系—二叠系沉积演化*

根据野外露头剖面,结合区域地质资料,对塔里木盆地乌什凹陷西部的石炭系—二叠系沉积演化进行了分析。乌什凹陷西部在石炭纪夹于南天山残留海盆地和柯坪—温宿隆起之间,其地层和沉积与塔里木盆地内部有较大差异。早石炭世早期,本区为碎屑岩和碳酸盐岩混积的浅海陆棚环境,以索格当他乌断裂为界,早期的柯坪—温宿隆起控制了该时期的沉积作用。早石炭世晚期,本区首次海侵,早期的柯坪—温宿隆起部分被淹没,并伴随着强烈的构造沉降,形成半深水斜坡环境,沉积了一套以库鲁组和索格当他乌组为代表的近端—远端浊积扇的复理石沉积,并一直持续到晚石炭世早期。晚石炭世晚期,本区又一次规模较大的海侵,柯坪—温宿隆起大部分被淹没,原隆起区为开阔海台地环境,北部和西部边缘发育典型的台地边缘相生物礁,向北延伸可达乌什北的克孜布拉克地区,再向北为礁前斜坡和浅海陆棚环境,并持续到中二叠世早期。中二叠世以后,伴随周缘地区大规模的陆内火山喷发,该区发生大规模海退。晚二叠世末,随着塔里木板块与中天山地块的拼合以及海西期天山造山带的形成,南天山洋消失,结束了海相沉积,进入了陆相沉积阶段。     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建*

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究。1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏。通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨。结果表明: (1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重庆至入海口段)和北疆地区,西北地区可能存在冷冬;寒冷的核心时段为1929年12月到次年1月。(2)本次冷冬时空范围内的地区月平均气温极端性强,华北、长江流域的12月份均温都超过十年一遇的冷事件水平,长江流域、北疆地区的1月份均温均超过五十年一遇水平;但月最低气温的极端性较弱,大部分站点月的最低温达到五年一遇水平,部分站点月超过十年一遇水平。(3)本次冷冬至少经历了7次区域性或全国性的降温事件,其中有3次降温事件达到全国性寒潮事件标准,时段分别为12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日;其中第1次和第3次是影响中国的典型中路寒潮路径,第2次降温过程的时空特征不显著。(4)综合本次冷冬前旱后涝气候特点、该时段内ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)指数的变化以及前人对ENSO和中国气候变异的关系研究,推测1920s末到1930s初期的气象灾害很大程度受影响于ENSO事件。     

华南下扬子区下奥陶统仑山组:岩石学、地层学和古地理学*

华南地区下奥陶统仑山组为奥陶系最底部的岩石地层单位之一,其以大套白云岩为主要特征,广泛分布于下扬子区。通过对安徽池州洪家剖面仑山组的系统分析,并结合下扬子区多个相关剖面的资料,进一步确定仑山组岩性为白云岩、灰质白云岩和白云质灰岩,夹有部分亮晶颗粒灰岩和亮泥晶颗粒灰岩。整体上以亮晶生屑灰岩或泥晶生屑灰岩的出现作为仑山组顶界,在下扬子区内部、北部及东南部地区以白云质灰岩或灰质白云岩出现为其底界,而在下扬子区西南部大部分地区则以白云岩化出现为其底界。整个仑山组所含生物化石种类和数量较少,自下而上可建立5个牙形石带,分别是Monocostatus sevierensis带、Acanthodus lineatus-A. costatus带、Scolopodus? pseudoplanus带、Glyptoconus quadraplicatus带和Paltodus deltifer-Tripodus proteus带,推测其时代为早奥陶世特马豆克早期。仑山组主要形成于浅潮下带至深潮下带环境中,其地层总厚度和其中的白云岩厚度受到古地理因素的控制。通过岩石学特征分析,推断仑山组白云岩主要为准同生条件下的多种白云岩化作用叠加中等埋藏条件下的白云岩化形成。     

四川盆地震旦系灯影组地层厘定与岩相古地理特征*

埃迪卡拉(震旦)系是元古代第2次大氧化事件(NOE)后形成的具有良好生储盖条件的碳酸盐岩沉积组合,已在四川盆地获得原生气藏勘探重大突破,但德阳—安岳台内裂陷及周缘区灯影组划分对比尚不统一,制约了对台缘带丘滩体横向分布特征的认识。基于露头、钻井和地震资料,通过岩石学、电性和地球化学特征分析,开展了灯影组地层层序重新厘定,在此基础上对灯影组岩相古地理进行了重建,取得以下研究成果: (1)建立了宁强胡家坝灯影组典型剖面,明确了灯影组分段岩性组合特征,指出高石131X、中江2、蓬探1井原划分的灯二段应归属灯四段,台缘带灯四段具有三分性,特征明显,并构建了等时地层格架。 (2)明确了等时地层格架内丘滩体迁移规律,即德阳—安岳台内裂陷东段灯四段台缘丘滩体垂直相带展布方向呈由东向西进积、平行相带方向呈由南向北迁移特征,灯四下亚段丘滩体发育于南部的川中古隆起一带,灯四中亚段丘滩体发育于中部太和区块,灯四上亚段丘滩体则发育于北部的宁强区块。(3)根据灯四下、中、上亚段构造-岩相古地理特征,预测了德阳—安岳台内裂陷及周缘灯影组有利储集层展布,对指导天然气勘探具重要意义。川中古隆起、太和区块和宁强区块均位于震旦纪同一台缘带上,南部的川中古隆起已探明安岳万亿立方米大气田,中部的太和区块含气规模达万亿立方米的大气区已初步明朗,北部的宁强区块也具备形成万亿立方米大气区的有利条件。     

四川盆地震旦系灯影组地层厘定与岩相古地理特征*

埃迪卡拉(震旦)系是元古代第2次大氧化事件(NOE)后形成的具有良好生储盖条件的碳酸盐岩沉积组合,已在四川盆地获得原生气藏勘探重大突破,但德阳—安岳台内裂陷及周缘区灯影组划分对比尚不统一,制约了对台缘带丘滩体横向分布特征的认识。基于露头、钻井和地震资料,通过岩石学、电性和地球化学特征分析,开展了灯影组地层层序重新厘定,在此基础上对灯影组岩相古地理进行了重建,取得以下研究成果: (1)建立了宁强胡家坝灯影组典型剖面,明确了灯影组分段岩性组合特征,指出高石131X、中江2、蓬探1井原划分的灯二段应归属灯四段,台缘带灯四段具有三分性,特征明显,并构建了等时地层格架。 (2)明确了等时地层格架内丘滩体迁移规律,即德阳—安岳台内裂陷东段灯四段台缘丘滩体垂直相带展布方向呈由东向西进积、平行相带方向呈由南向北迁移特征,灯四下亚段丘滩体发育于南部的川中古隆起一带,灯四中亚段丘滩体发育于中部太和区块,灯四上亚段丘滩体则发育于北部的宁强区块。(3)根据灯四下、中、上亚段构造-岩相古地理特征,预测了德阳—安岳台内裂陷及周缘灯影组有利储集层展布,对指导天然气勘探具重要意义。川中古隆起、太和区块和宁强区块均位于震旦纪同一台缘带上,南部的川中古隆起已探明安岳万亿立方米大气田,中部的太和区块含气规模达万亿立方米的大气区已初步明朗,北部的宁强区块也具备形成万亿立方米大气区的有利条件。     

渤海海域石臼坨—辽西凸起覆盖型潜山储集层发育特征与分布模式*

渤海海域发育勘探潜力巨大的覆盖型潜山,这类潜山储集层的发育特征及分布模式是当前潜山油气勘探研究的重点和难点。利用地震、测井、铸体薄片、井壁岩心、常规物性、扫描电镜和X衍射等资料,开展了石臼坨—辽西凸起覆盖型潜山储集层的发育特征、主控因素和分布模式研究。研究结果表明: (1)覆盖型潜山以长英质含量较高的混合花岗岩为主,发育多种类型的溶蚀孔隙和裂缝,其中构造裂缝是最主要的储集空间。储集层平均孔隙度为2.2%,平均渗透率为0.445×10^-3 μm²。覆盖型潜山自上而下可划分为风化黏土带、风化砂砾岩带、风化裂缝带、裂缝发育带、相对致密带和基岩带。 (2)富长英质的岩石为裂缝型储集层的形成提供了物质基础,较高的长英质含量利于构造成缝和风化、淋滤、溶蚀改造。 (3)印支期—燕山期的强烈隆升是形成优质风化壳储集层的必要条件,而多期次构造作用叠加是潜山规模裂缝型储集层形成的关键,储集层距印支—燕山主控断裂的远近和所处构造部位进一步影响了裂缝的发育。 (4)风化淋滤对于覆盖型潜山储集层的改造具有重要作用,是控制储集层垂向分带性的主要因素。 (5)建立了覆盖型潜山储集层的分布模式,叠合破碎带的风化裂缝带和裂缝发育带是优质储集层的有利发育部位,二层结构潜山风化壳更为发育,多期构造活动叠加区域潜山内幕裂缝带厚度更大,裂缝发育带和破碎带发育更为密集。     

地球化学记录揭示的柴达木盆地北缘地区中—晚侏罗世古环境与古气候*

沉积岩的地球化学特征是古环境变化良好的示踪剂,柴达木盆地北缘地区侏罗系记录了中国西北地区古环境、古气候演化的重要信息。本研究通过对柴达木盆地北缘地区大煤沟侏罗系标准剖面沉积岩的元素地球化学分析,尝试恢复了研究区中—晚侏罗世的古环境特征。结果显示:(1)研究区中—晚侏罗世以富氧的浅水环境为主,仅在短期内出现较深湖相沉积;整体上侏罗纪湖盆水体盐度较低,而部分层段沉积物盐度增大系降雨量相对减小导致。(2)基于多元地球化学参数建立的古气候演化曲线表明,中—晚侏罗世柴达木盆地北缘地区古气温、古湿度均在一定幅度内频繁变化;自中侏罗世晚期开始,研究区古气候开始由温暖潮湿向炎热干旱转变,至晚侏罗世进入了干热环境主导的阶段。多元地球化学参数剖面的建立为中国西北地区中—晚侏罗世“干热化事件”和区域古气候的研究对比提供了新的证据和材料。     

新疆博格达地区中二叠世—早三叠世构造-气候-沉积演化及耦合机制*

博格达地区的盆山关系演化、博格达山初始隆升时间、构造-气候-沉积耦合机制等前沿科学问题一直是国内外研究的热点,也一直困扰和制约准噶尔盆地东南缘的油气勘探开发进程。基于博格达山北缘野外露头和阜康凹陷、吉木萨尔凹陷的岩心、地震及钻测井资料,综合运用沉积学、地球化学等多种方法,阐明了博格达地区中二叠统—下三叠统展布及沉积相特征,恢复了相应的古气候变化,结合区域研究成果重建了中二叠世至早三叠世构造-气候-沉积演化过程。认为博格达地区中二叠世为裂谷—坳陷盆地构造背景,在干旱—半干旱气候条件下,发育以博格达地区为湖泊中心的辫状河三角洲—湖泊沉积体系;晚二叠世博格达山发生初始隆升,早期湖盆消亡并在博格达北坡山前发育冲积扇,古气候由半干旱变化为半湿润;早三叠世博格达地区构造环境相对稳定,但是逐渐趋于温暖湿润的古气候对区域风化程度和沉积条件起主要控制作用,博格达山体遭受强烈风化剥蚀,北侧形成扇三角洲—湖泊沉积体系。     

太古宙氧气绿洲:地球早期古地理重塑的重要线索

太古宙(4.03—2.42 Ga)是地壳形成与生物圈确立的主要阶段,以具有高度还原的大气圈为特征。但多年研究的结果表明,即使在缺氧的大气圈之下,分子氧也可能局部聚集在浅水环境中并形成"太古宙氧气绿洲(Archean oxygen oases)"。因此,对太古宙氧气绿洲的识别和研究,就成为深入理解大气圈氧气含量上升和生氧光合作用起源的重要线索,也成为近年来前寒武纪沉积学研究中的热点问题之一。尤其值得注意的是,对2.8 Ga太古宙海相灰岩、3.46 Ga的氧化海洋中形成的原生赤铁矿及3.43 Ga叠层石生物礁的探索与解释,已成为识别和研究太古宙氧气绿洲的成功实例。追踪这些开创性的研究,不仅有益于对前寒武纪地球表层环境复杂演变的深入了解和对早期地球的古地理重塑,而且对拓宽沉积学和古地理学的研究范畴具有重要意义。     

祁连山东段剥蚀面与青藏高原隆升

祁连山北麓广泛分布着一级剥蚀面, 它是山地阶段性隆升的产物. 通过对剥蚀面之上砾石层中细砂物质的ESR测年以及黄土地层的古地磁测定, 认为祁连山东段的剥蚀面最终解体于1.4 Ma BP. 这与邻近区域陇西盆地的剥蚀面解体时代(1.8 Ma BP)有所差异, 这或许是第四纪期间青藏高原阶段性隆升在区域间存在着差异特征的重要表现.     

藏东缘昌都大型复合盆地喜马拉雅期陆内造山与成矿作用

研究藏东缘大型复合盆地喜山期陆内造山与成矿作用的目的,在于建立横断山型陆内碰撞造山构造模式、成岩成矿模式。根据地层接触关系、构造变形特征、矿床分布规律的研究,证实盖层褶皱推覆运动发生在早喜马拉雅期;盆地内的推覆(滑覆)构造圈闭、走滑断裂构造圈闭、走滑推覆脆-韧性剪切带圈闭、与造山带走向近直交的横向构造圈闭是主要的成岩、成矿空间。通过横断山型陆内造山动力学和喜山期成矿作用研究,分别建立了“横断山型”陆内碰撞造山模式和藏东缘大型复合盆地的成岩成矿模式。     

地质灾害活动强度评估的原理、方法和实例

为了探索区域群发地质灾害活动强度评价的原理、方法和指标体系,从地质灾害强度的基本涵义和快速测量的技术要求2个方面简要地分析了影响群发地质灾害活动强度的主要指标和参数,并参考地震震级计算和划分的(宏观)依据,初步提出了以地质灾害分布最大面密度为衡量区域地质灾害活动强度指标的基本思路和分级标准,建立了地质灾害活动强度指数(GHI—geohazard index )8级划分标准;初步提出了快速统计估算地质灾害最大面密度的2种基本方法,即栅格法和自然斜坡(流域)统计法。结合汶川Ms8.0级地震诱发地质灾害、陕西省宁陕县城2003年暴雨诱发地质灾害和宝鸡市地质灾害活动强度分析评价,简要地讨论了在地质灾害强度评价指标、最大面密度统计测量方法及其代表性等方面存在的问题,强调地质灾害强度(GHI)指标评价分级还处于探索研究的开始阶段,还需要在实践中不断修改完善。     

地质灾害活动强度评估的原理、方法和实例

为了探索区域群发地质灾害活动强度评价的原理、方法和指标体系,从地质灾害强度的基本涵义和快速测量的技术要求2个方面简要地分析了影响群发地质灾害活动强度的主要指标和参数,并参考地震震级计算和划分的(宏观)依据,初步提出了以地质灾害分布最大面密度为衡量区域地质灾害活动强度指标的基本思路和分级标准,建立了地质灾害活动强度指数(GHI—geohazard index )8级划分标准;初步提出了快速统计估算地质灾害最大面密度的2种基本方法,即栅格法和自然斜坡(流域)统计法。结合汶川Ms8.0级地震诱发地质灾害、陕西省宁陕县城2003年暴雨诱发地质灾害和宝鸡市地质灾害活动强度分析评价,简要地讨论了在地质灾害强度评价指标、最大面密度统计测量方法及其代表性等方面存在的问题,强调地质灾害强度(GHI)指标评价分级还处于探索研究的开始阶段,还需要在实践中不断修改完善。     

中国古地理学的定义、内容、特点和亮点

古地理学是研究地质历史时期和人类历史时期自然地理特征及其演化的科学。中国的古地理学主要来源于地层学、地史学、大地构造学、古生物学、沉积岩石学、自然地理学、第四纪地质学、人类历史地理学等。因此就相应地产生和形成了地层古地理学或地史古地理学、构造古地理学、生物古地理学、岩相古地理学或沉积古地理学、自然地理古地理学、第四纪古地理学、人类历史时期古地理学等古地理学分支学科。中国的古地理学有3个最主要的特点：第一,多科争艳,即各分支学科都已发展到了相当成熟的阶段,已呈现出百花齐放的大好形势;第二,一科领先,即岩相古地理学已发展到定量阶段,已形成了定量岩相古地理学,已居古地理学的领先地位;第三,探矿指南,即中国的古地理学尤其是岩相古地理学和定量岩相古地理学积极地和有效地为各种矿产资源尤其是油气资源的预测和勘探服务,并做出了巨大的贡献,这是中国古地理学兴旺发达的重要原因。中国的古地理学有两个亮点,即古地理学学术会议和《古地理学报》。全国性的古地理学学术会议已经开过10次,而且愈开愈好。《古地理学报》已创刊10年,已跻身于全国科技期刊的先进行列。此一会一刊极大地促进了中国古地理学的发展和创新。     

渤海湾西岸第二道贝壳堤的细分及其年龄序列

渤海湾西岸贝壳堤平原的第二道贝壳堤(II堤)在上古林可进一步划分为被泻湖盐沼沉积物所分隔的两道大致平行、互不相连的堤(II1、II2堤)。以系统的14C年代学研究为基础,在II贝壳堤的下部或底部、下伏地层顶部及相邻的泥质沉积物的合适层位获得一批经过校正的14C年龄。II1堤和II2堤的起止时间分别约为公元前10～5世纪、公元前3世纪—3世纪。     

帕米尔构造结中新生代构造地貌演化及对塔里木盆地海退的影响

对帕米尔构造结中新生代构造变形和地貌演化过程的精细约束是揭示青藏高原造山历史和动力学机制,以及中亚古环境变迁控制因素的关键。文章重点总结了近十年来与帕米尔中新生代构造地貌演化,以及塔里木盆地新生代海侵海退相关的研究成果,包括主要断裂构造、穹窿埋藏和剥露、岩浆变质作用,刻画了帕米尔-西昆仑从二叠纪末期到中新世中晚期的构造地貌发展的动力学过程。研究表明,帕米尔-西昆仑山脉从三叠纪-侏罗纪早期就已经出现,经历了中生代中晚期和新生代早期的活化造山和晚渐新世-中新世向外和向上生长过程。帕米尔构造结始新世的构造变形比较微弱,其地壳的强烈增厚始于37~35 Ma,帕米尔向北的大规模楔入和弧形构造的形成均发生在晚渐新世（约27~25 Ma）以来。晚渐新世-早中新世是帕米尔构造结强烈变形期,大型断裂的初始活动、岩石剥露和岩浆变质可用印度板块断离引起的地壳物质向南北两侧双向楔冲的动力学模型来解释。帕米尔-西昆仑山前的塔里木盆地分别经历了约41~40 Ma和39~37 Ma两次幕式向西的海退过程。特提斯洋最终退出塔里木-阿莱依-塔吉克盆地的时间（约39~37 Ma）与中帕米尔始新世岩浆作用及中-南帕米尔地壳开始强烈增厚的时间（约37~35 Ma）略有重叠,暗示构造对塔里木盆地最终海退可能存在一定影响。但从长时间尺度来看,中亚地区海侵和海退震荡波动与气候变化引起的全球海平面升降变化的规律是一致的,说明气候变化对塔里木海退的长期影响。据此,特提斯洋最终退出塔里木盆地可能是帕米尔地壳加厚和气候变冷引起的全球海平面下降共同作用的结果,而构造和气候对塔里木海退的相对贡献则还需要进一步评估。