风暴岩研究述评兼论兴文风暴岩研究的意义

风暴岩自1973年G.Kelling提出以来,其研究得以迅速发展,特别是建立的风暴流理论与50年代出现的浊流理论一样,被公认为沉积学乃至地质学发展的里程碑。本文回顾了国内外风暴岩研究的历程、现状,着重综述了国内外对风暴岩研究的起源、定义,及风暴岩的沉积成因、沉积序列、沉积构造和研究意义;分析了风暴岩的形成环境和研究尺度,对未来风暴岩研究的启示,并探讨了兴文风暴岩研究对兴文世界地质公园的意义。     

风暴沉积,风暴岩的研究现状

本文是在阅读大量国内外最新有关古代和现代风暴沉积及风暴作用(包括现代台风作用)的论文(资料)和著作的基础上,运用现代沉积学理论及现代气象学与气候学理论,就以下几个方面作了总结和分析评述:1.有关概念:2.现代风暴沉积研究:3.古代风暴沉积研究:动力地层学分级研究法;地质时期风暴岩的分布和风暴作用范围:风暴作用的深度范围:有关HCS(丘状层理)的几个问题;古风暴沉积中风暴强度的研究方法:4.风暴岩研究的古地理意义:极源性研究;古水流方向的确定;盆地边缘轮廓的确定和古纬度的研究.     

塔里木盆地西北缘震旦纪构造-沉积演化特征

本文在对塔里木盆地西北缘震旦系开展野外地质剖面实测工作及室内研究基础上,结合区域构造背景分析认为,塔里木盆地西北缘下震旦统苏盖特布拉克组发育河流相、湖泊相、滨海相及三角洲相碎屑岩沉积,上震旦统奇格布拉克组发育局限台地潮坪亚相、台内滩亚相碳酸盐岩沉积,底部发育混积潮坪相沉积。根据震旦系地层岩石组合特征及C同位素演化趋势,将震旦系划分为3个Ⅲ级层序：ZSQ Ⅰ、ZSQ Ⅱ和ZSQ Ⅲ,每个层序顶部分别对应一个不整合面。在此基础上建立塔里木盆地西北缘震旦纪拉张性裂谷沉积模式,并划分为3个构造沉积演化阶段：初始拉张阶段,对应于早震旦世早期,沉积一套粗碎屑岩堆积;快速拉张阶段,对应于早震旦世晚期,沉积一套湖相、滨海相、三角洲相砂岩,泥岩沉积,同时伴随玄武岩喷发;稳定沉降阶段,对应于晚震旦世,形成碳酸盐岩台地沉积。     

鄂东黄石地区中上寒武统风暴岩的发现及意义

鄂东黄石地区中上寒武统中下部发育一套典型的白云质风暴岩.该风暴沉积的底面侵蚀构造清楚,长条形白云质灰岩砾屑具放射状构造或叠瓦状构造,并发育渠铸模、粒序层理和小型波状层理等沉积构造,为典型的浅水风暴岩.该风暴沉积具有原地或近原地特点.根据其中的叠层石和无明显泥裂构造,推测为潮间带-局限潮下带沉积环境.该风暴岩的发现对重建鄂东黄石地区中晚寒武世古地理及区域地层对比具有重要意义.     

中国碳酸盐风暴岩发育特征及其地质意义

碳酸盐风暴岩具有重要的古地理和古构造意义,20世纪60-70年代以来,国内外学者就一直对其进行着研究。对比国内外风暴岩研究历程,系统总结近30年来我国碳酸盐风暴岩的研究成果,并归纳风暴岩研究的几点地质意义。我国碳酸盐风暴岩分布在20个省和3个直辖市,层位上分布在中元古界到三叠系,呈现出双峰式分布特征。完整的风暴岩沉积序列从下到上主要有:A—侵蚀底面及砾屑段;B—粒序段;C—平行纹层段;D—丘状纹层段;E1—远源风暴浊流;E2—水平层理泥岩、泥晶灰岩段,其中A段和D段为风暴岩沉积最明显、最有力的证据。结合风暴岩的分布与古地史演化特征,发现古地理环境控制了风暴岩的分布。在此基础上,总结我国碳酸盐风暴岩沉积模式,并阐述我国碳酸盐风暴岩的古纬度与古板块演化意义、古地理意义、地质等时意义和油气矿产意义,以期对碳酸盐风暴岩的研究有所裨益。     

三峡地区志留纪纱帽组风暴岩的发现及地质意义

通过对三峡地区志留纪纱帽组的系统研究,在不同层位上,划分出了砂质、灰质、钙屑、含磷质等4种类型风暴岩。经过其结构特征、沉积序列、沉积相等分析,认为砂质风暴岩和含磷质风暴岩隶属近源风暴岩,灰质风暴岩隶属远源风暴岩,钙屑风暴岩则属于上述两者间的过渡类型。研究区内4种类型的风暴岩在横向上分布广,纵向上风暴作用持续时间短,沉积速率大,并且结构特征明显,便于追索和对比,可作为等时性标志层进行地层对比。     

塔里木盆地苏盖特布拉克地区下寒武统风暴岩及其地质意义

塔里木盆地苏盖特布拉克地区下寒武统肖尔布拉克组发育较为典型的风暴岩。风暴沉积标志主要有冲刷充填构造、风暴砾屑层和丘状交错层理等。在野外实测和室内薄片观察基础上,依据风暴沉积物、沉积位置和沉积标志组合的不同,划分出5种风暴沉积序列。序列Ⅰ为mm级或cm级的递变纹层,截切深水微生物礁,为风暴浪基面以下的深水陆棚远源风暴浊流沉积;序列Ⅱ发育异地型风暴砾屑、粒序段、平行纹层段和水平层理黑色钙质页岩,为风暴浪基面与晴天浪基面之间的缓斜坡下部沉积;序列Ⅲ为风暴成因的生屑、砾屑与平行纹层、丘状纹层的组合,多出现在风暴浪基面与晴天浪基面之间的缓斜坡上部;序列Ⅳ以渠模与复合丘状交错层理的组合为特征,为水体较浅的晴天浪基面附近的沉积;序列Ⅴ由风暴砂砾屑及沉积充填构造、平行纹层段组成,上部单元为正常天气沉积的蓝细菌礁滩垮塌体,为晴天浪基面以上的台地边缘礁滩前缘沉积。风暴层序自下而上的沉积环境演化为深水陆棚→浅水陆棚缓斜坡下部→缓斜坡上部→台地边缘前缘,形成向上变浅沉积特征。风暴岩的发现和研究,对于塔里木早寒武世古纬度与古板块演化、古地理及沉积学研究具有重要意义。     

峡东地区埃迪卡拉系灯影组风暴岩的发现 及其环境意义

本文首次报道了峡东地区埃迪卡拉系灯影组石板滩段地层中的风暴岩。通过详细的剖面观察、测制和室内研究,识别出石板滩段典型的风暴沉积标志,包括各种丘状交错层理、粒序层理、冲刷 充填构造、平行层理及变形层理等。结合各类风暴沉积标志在剖面上的组合关系将研究区风暴岩划分出4个风暴沉积序列类型：其中类型Ⅰ为风暴流成因的滞留沉积与底面的冲刷面、丘状层理、波状层理、水平层理的组合,属形成于正常浪基面附近的近原地风暴岩; 类型Ⅱ为具颗粒流性质的块状内碎屑灰岩与丘状交错层理的组合,常见变形层理,形成于斜坡上部;类型Ⅲ为以渠模、丘状交错层理与水平层理的频繁叠加为特征,出现在风暴浪基面与正常浪基面之间;类型Ⅳ为具粒序层理的砂 砾屑浊积灰岩,形成于风暴浪基面以下,划归为风暴成因的远源浊流沉积。研究区风暴岩的特征表明：风暴层蕴含了强烈的气候信息,风暴频发是灯影期气候转型的重要响应;该时期构造相对活跃、海底地形复杂化是风暴沉积形成的原因之一;研究风暴岩的特征对等时地层对比研究也具有重要意义。     

塔里木盆地西北缘中奥陶统其浪组风暴岩中遗迹化石及其环境意义

塔里木盆地西北缘柯坪断隆中奥陶统其浪组中上段L M灰泥互层沉积地层中发育远源钙质风暴岩,其中发育属Zoophycos遗迹相的Phycodes Megagrapton遗迹组合,包括Belorhape,Circulichnus,Dendrichnites,Gordia,Granularia,Megagrapton,Phycodes,Planolites,Protopaleodictyon,Rhabdoglyphas等遗迹属。该组合遗迹形态主要为分枝迹,习性以觅食迹为主,显著特点是包含多种深水遗迹分子。这些特征与以往报道的风暴岩中遗迹组合特征有明显的差别。该组合反映其浪组风暴岩形成于滨外风暴浪基面以下水体较深且水动力较弱的静水地带。此组合可以成为判定远源风暴岩以及区分事件和正常灰岩的良好辅助标志。     

柴达木盆地西部古近系湖相风暴岩

在野外剖面和岩心观察基础上,介绍了柴达木盆地西部古近系湖相风暴岩沉积特征,建立了湖泊风暴沉积模式,探讨风暴岩发育条件及意义.研究区风暴沉积是由风暴浪作用于浅湖泥坪上,使沉积物搅起、形成泥岩砾屑,并通过风暴流搬运到三角洲或滨浅湖滩坝中,与未固结砂质沉积物一起沉积形成.其典型沉积构造特征丰富,单层风暴沉积发育不完整,常见多次风暴作用形成若干不完整风暴岩叠置层.风暴岩的发现有利于加深对该区沉积相的认识,风暴岩频繁发育,表明研究区在古近系沉积时,易受到古气候影响,湖盆水动力较强,部分原始沉积砂体会受到湖泊水体的改造,形成新的滨浅湖滩坝砂体,形成良好的岩性油气藏.     

塔里木盆地西北缘上震旦统白云岩储层特征

以塔里木盆地西北缘震旦系露头为主要研究对象,通过地质观察、镜下鉴定与孔渗分析等研究手段,较为系统地研究了上震旦统白云岩储层的类型及其发育特征。储层主要发育四种成因类型:古岩溶型、微生物型、结晶型和热液改造型。古岩溶储层广泛发育于上震旦统的顶部,溶蚀孔洞极其发育,但区域分布差异较大,受控于古构造隆起而呈带状分布;微生物白云岩储层主要发育于上震旦统的中上部,以发育与微生物结构相关的多种溶蚀孔隙为主,以低孔特低渗为特征,但横向上分布稳定,规模大,相控作用明显,为深层具有一定规模的致密储层;结晶白云岩储层以晶间孔、溶蚀孔为主,其孔隙度与渗透率具有正相关性,为低孔低渗储层,且分布局限,呈楔状或透镜状分布;热液改造型储层以与热液溶蚀作用有关的溶蚀孔洞或残余晶间孔为主,主要发育于肖尔布拉克地区,分布较为局限,多与深部大断裂有关。     

塔里木盆地西北缘震旦系和古生代白云岩成因及其储集性

本文研究了塔里木盆地西北缘各时代白云岩的岩石矿物学和地球化学特征,区内由它形泥,微晶白云石构成的白云岩,产于震旦系和寒武系中、其有序度较低。氧碳同位素较重,这类白云岩是在盐度较高的局限台地和半闭塞泻湖环境中沉积的高镁碳盐盐沉积物,经过准同生白云化作用改造而形成的。岩石的孔渗性较差。由自形、半自形粉晶-中晶白云石构成的白云岩,主要产于奥陶系和石炭系中,具有较高的有序度,氧碳同位素较轻,是成岩早、中期混合白云岩化作用的产物,并具较好的也渗性,是研究区最有利的碳酸盐岩储层。而白云岩晶洞中自形白云石,有序度很高,氧同位素极轻,阴极发光镜下具环带构造,是成岩晚期深埋条件下形成的。     

塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组硅质岩成因及石油地质意义

塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组是一套岩性复杂的烃源岩,该组中出现了广泛分布的层状硅质岩。层状硅质岩的形成环境较为特殊,对层状硅质岩的成因研究有助于还原玉尔吐斯组沉积时期的沉积背景,从而预测优质烃源岩的分布。利用不同露头剖面的硅质岩样品,通过薄片鉴定、SEM观察、能谱探针、有机碳含量测定等无机-有机岩石学分析认为,玉尔吐斯组硅质岩形成于裂谷背景下的高盐度、碱性封闭水体中,沉积水体的水动力变化使硅质岩具有层状构造和碎屑结构。陆源碎屑、生物以及与裂谷作用同时发生的火山活动为水体提供了硅质来源,热液为封闭水体带来了营养物质,使藻类、小壳类生物在裂谷中生长繁盛;生物的生长富集和特殊水体的良好保存条件,使玉尔吐斯组发育了良好的烃源岩层。硅质岩的岩石学、地球化学特征显示,早寒武世拉张应力条件下的大规模裂谷作用,形成了大范围展布的台内裂陷,台内裂陷环境有利于优质烃源岩的发育,研究区早古生代-新元古代地层有良好的勘探潜力。     

塔里木盆地震旦—泥盆纪古海平面变化再造及形成机理分析

根据对塔里木盆地露头剖面的层序地层学研究，建立了震旦—泥盆纪古海平面变化曲线。详细分析了氧同位素记录与海平面变化之间的关系，得出了：氧同位素值的增大、减小反映着古海平面的下降、上升的变化的结论。用氧同位素分析结果验证了根据层序地层分析所建立的海平面变化曲线的正确性。并利用氧同位素分析结果定量计算了古海平面的变化幅度。最后阐述了古海平面变化的形成机理。     

塔里木盆地及周缘南华系和震旦系划分对比研究

塔里木盆地及周缘南华系、震旦系广泛发育,是揭示前寒武纪重大地质事件的重要地区之一,然而其研究程度低于华南、华北地区。早期认为塔里木盆地及周缘南华系、震旦系可划分为哈尔克山、柯坪、库鲁克塔格、铁克里克及塔克拉玛干等五个分区,由于各分区研究程度及资料之间的差异较大,且近期盆地内部钻井揭示越来越多,地层划分对比问题逐渐突出,传统分区方案面临诸多挑战。综合地质、地震等多学科资料认为,塔里木南华纪原型盆地基底、充填过程、分布统一具有南北分异的特征,区域地层格架剖面显示南华纪-震旦纪原型盆地分布于中央古隆起南北两侧,表现出北强南弱的不同地震反射特征。因此,本文以原型盆地中南、北分异的特征为原则进行地层分区,大致以现今中央隆起带南缘为界,分为北部地层分区和南部地层分区。北部可划分为东北部库鲁克塔格地层小区和西部阿克苏地层小区,其中阿克苏地层小区包括原方案中柯坪、塔克拉玛干北部、哈尔克山分区;南部初步划分出铁克里克地层小区,具体有待完善。震旦纪末期,受柯坪运动"大继承、小改造"的演化模式影响,北部地层分区广泛发育下寒武统烃源岩。因此,塔里木盆地及周缘新元古界分区新方案既符合南北不同的超大陆动力学背景,又控制下寒武统烃源岩分布,理论意义与勘探意义明显。     

塔里木盆地盆内震旦系特征

结合前人对盆地周边露头研究成果,根据钻井和地震资料给出了盆地上、下震旦统的沉积体系分布。以阿满地区相对隆起为界,震旦系厚度总体上为东西厚、中间薄,沉积中心分布在盆地的东、西两端,并以东北角的库鲁克塔格山前地带沉积最厚,下震旦统达3400m,上震旦统也达2000m以上。早震旦世塔里木盆地主要发育了塔东和塔西两个沉积沉降凹陷,构成了塔东海洋冰川—浅海沉积体系区、塔西滨浅海沉积体系区、阿满海岸沉积体系区以及塔西南浅海—次深海沉积体系区,塔东和塔西两个沉积区以阿满海岸沉积区为界近乎对称分布。晚震旦世是在早震旦世沉积填平补齐的基础上的继承性沉积。     

塔北南缘中奥陶统顺层岩溶储层特征及成因

塔北南缘中奥陶统地层序列完整,其上无长期暴露的不整合面,但是钻井揭示其中岩溶储层发育。以上奥陶统桑塔木组剥蚀线为界,塔北隆起可划分为潜山区和内幕区两部分,潜山区以洞穴型、裂缝+孔洞型储层为主;内幕区以裂缝+孔隙+孔洞型储层为主,孔隙+孔洞型储层和洞穴型储层也有发育。岩溶储层总体上呈层状分布,集中发育于中奥陶统顶面以下100 m范围内;平面上自潜山区向内幕区储层发育程度逐渐减弱,局部沿断裂集中分布。通过岩心、薄片、成像测井、水化学等资料和地质背景的分析认为,内幕区上奥陶统富泥质地层隔挡了潜流带地下水外泄地表,致使潜水面处于非完全稳定状态,其下"缓流带"具较高水势,为内幕区地下水运移提供了动力,从而在中奥陶统发生顺层岩溶作用。古隆起及斜坡背景为顺层岩溶储层的发育提供了地质背景,渗透性好的颗粒灰岩和裂缝系统为顺层岩溶作用提供了有效的流体通道,顺层岩溶作用则是各类储集空间形成的关键。     

塔里木盆地震旦纪地层-构造特征

通过塔里木盆地盆缘露头区震旦系和盆内钻井岩心震旦系的对比,辅以全盆地42条地震大剖面以及多块三维地震资料和盆内各构造区块的二维地震资料解释成果,探讨了盆内震旦系岩性特征、分布范围以及构造样式,同时结合大地构造背景恢复震旦纪早期原型盆地及构造格局。塔里木盆地震旦系主要分布在盆地北部,向中央隆起带尖灭;盆地西南缘构造活动强烈,震旦系可能遭受抬升剥蚀;发育伸展-挤压构造旋回,具有南北分区的构造特征;发育地堑型、伸展断陷型、多米诺型和反转型4种构造样式。盆地北部由大陆裂谷转变为克拉通内坳陷,形成板内坳陷,为震旦系主要的沉积中心。     

塔里木盆地北缘碳酸盐岩野外构造裂缝发育规律研究

海相碳酸盐岩的油气勘探日益受到我国的重视。碳酸盐岩通常比较致密,需要通过各种地质作用的改造才能成为良 好储层。本文通过对塔里木盆地北缘碳酸盐岩野外构造裂缝发育情况的分析,认为岩性、层厚、风化壳、流体改造和构造 作用等因素是控制碳酸盐岩构造裂缝发育情况的主要因素。粗晶白云岩裂缝比细晶的发育;岩层越薄,裂缝越发育;风化 壳上部有利于裂缝发育;热液作用有利于裂缝扩展,但充填后降低裂缝的有效性;褶皱的曲率越大,裂缝越发育;靠近断 层裂缝发育,裂缝密度与距断层的距离呈指数关系。