陆相断陷盆地源—汇系统要素表征及研究展望

源—汇系统是指剥蚀地貌形成的物源通过搬运路径到汇水盆地分散沉积下来的动力学系统,在地球科学领域具重要研究意义。源—汇系统包含物源、搬运路径和沉积体系3个重要组成要素,必须把3个要素作为一个系统过程来研究,才能完整地认识地球表层的动力学过程及其演化。陆相断陷盆地是我国重要的含油气沉积盆地类型,笔者等系统地分析了陆相断陷盆地结构特征,其内部陡坡带与缓坡带作为断陷盆地独立的次级构造单元,形成过程和地貌结构存在差异,进而导致相应源—汇系统要素也存在差异性。根据源汇系统耦合要素可将断陷盆地不同构造带源—汇系统类型划分为近源—短轴—浊积扇型、近源—短轴—冲积扇/扇三角洲型和远源—长轴—湖泊三角洲型3种类型,其中陡坡带主要发育近源—短轴—浊积扇型、近源—短轴—冲积扇/扇三角洲型两种源—汇系统耦合类型;缓坡带和盆地长轴方向主要发育远源—长轴—湖泊三角洲型源汇系统耦合类型。未来源—汇系统研究将通过多学科、多方法开展综合研究,聚焦深时物源体系、搬运通道和分散体系研究,强调源—汇系统要素定量表征及其耦合响应关系,预测规模性有利沉积砂体,为沉积矿产勘探开发提供预测性模型和地质基础。     

陆相盆地源－汇系统要素耦合研究进展

源－汇系统研究已成为世界范围内地球科学领域广为关注的重要课题.陆相盆地作为源－汇系统研究的重要方面,相对于洋陆边缘源－汇系统,其源－汇系统要素多样、过程复杂、沉积体系多变,耦合模型预测难度大,且尚处于起步阶段.陆相盆地源－汇系统研究主要集中于驱动机制及地球动力学过程、深时古气候、沉积盆地古物源区演化恢复与古水系重建、源－汇系统要素分析及剥蚀－搬运－沉积过程单因素分析与耦合模式探讨.基于钻井、岩心、分析化验数据的多方法物源示踪分析与三维地震数据的地震地貌学或地震沉积学分析,为地下陆相盆地古源区恢复、古水系重建及沉积体系的沉积地貌和沉积过程研究提供了重要的技术支撑.关注不同母岩区源－汇系统差异,开展现代考察与古代源－汇相结合,并尝试定量化源－汇系统耦合－过程研究,最终形成工业化标准与规范是陆相盆地源－汇研究的发展趋势.      

陆相盆地河—湖沉积源—汇系统收支分析

源—汇系统分析已成为沉积学领域的研究热点,其中关键参数定量恢复是源—汇系统分析的重要内容。以柴北缘鱼卡地区中侏罗世发育的陆相盆地源—汇系统为例,通过支点法进行源—汇系统收支定量分析。首先识别干流河道沉积,测量或计算河道尺寸,进行粒度分析;然后计算瞬时满岸水流量及沉积物流量,结合古气候与流域分析,对年均沉积物量进行计算,得出在给定地层持续时间内输送的沉积物量;再对沉积区的沉积物量进行测量统计,并与计算出的沉积物量进行对比,分析源—汇系统收支状况。对柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组下部沉积的源—汇系统收支定量分析显示,目标研究层段河流沉积的干流满岸深度在3.1~3.3 m,河道宽度为69~77 m,流经了较缓的坡度（0.000 204 6~0.000 217 8）,流速一般为1.046~1.048 m/s,搬运了中—细砂为主的沉积物。该时期流域面积约为3 209.8~3 781.6 km2,流域长度介于177.8~196.2 km,满岸水流量为239.9~286.2 m3/s,满岸推移载荷流量为0.043~0.048 m3/s,满岸悬浮载荷流量范围为0.083~0.094 m3/s。基于现代类似河流的对比研究,计算出鱼卡地区干流年均沉积物搬运量介于158 862.4~179 242.3 m3,在层序S2所持续的2.2 Ma共向沉积区输入349.5~394.3 km3的沉积物,与沉积区所统计的沉积体积（322 km3）大致相符。河流沉积物输入体积的高值约为支点下游沉积区统计体积的1.22倍,如果这一分析结果准确,则表明存在一定程度的沉积物遗失现象,研究区局限发育的重力流沉积可能是沉积物遗失的主要方式。建立的收支模型可进一步推广应用于陆相河湖沉积组合的源—汇系统分析。     

陆相断陷盆地致密油藏特征与分类

陆相断陷盆地的致密油气成藏条件复杂,储层性质变化多,规模开发的难度很大。根据渤海湾盆地的地质、地球化学、实验分析及生产测试等资料,对比国内外拗陷盆地致密油气藏特点,综合分析断陷盆地致密油气的成藏条件和成藏特征.研究表明断陷盆地生烃洼陷中富有机质泥页岩厚度大,有机质丰度高,成熟度演化范围宽;泥页岩成分复杂或与不同岩性的致密储层频繁互层,形成了丰富的自生自储或近源聚集的致密油气资源.致密油气藏依据油藏储层岩性类型分为致密碎屑岩类油藏、致密碳酸盐岩类油藏、致密火山岩类油藏、泥页岩类油藏4类.致密碳酸盐岩类油藏成藏条件最好,最易于开发.断裂构造附近泥页岩层系的构造裂缝发育区域,也具有良好的成藏条件,是重要的勘探方向.     

陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式

地质相是沉积地层内沉积物(岩)形成条件的物质表现,由宏观到微观分为4个层次,即构造相、沉积相、岩石相和岩石物理相.不同层次地质相的控油气作用具有不同形式的表现.研究表明,陆相断陷盆地内不同的构造单元、不同的沉积相控制着不同类型油气藏的形成与分布;不同的构造单元和不同的沉积相的储油气层的临界孔隙度和渗透率随埋藏深度增大而...     

陆相断陷盆地层序形成动力学及层序地层模式

文中认为 :陆相断陷盆地层序形成的动力学机制源于全球构造事件导致的区域构造应力场、地幔隆升产生的岩石圈拉张伸展而导致的不同级别的幕式构造运动以及由构造、冰川消融作用和地球旋转而产生的气候旋回。基准面的变化是构造、气候的函数 ,对于地史时期的滨海盆地 ,基准面就是相对海平面。不同级别的基准面变化旋回形成不同级别的层序 ,表现为盆地的裂陷旋回期相当于海平面变化旋回的超周期组 ,形成构造层序 ;裂陷幕和气候的二级旋回相当于海平面旋回的超周期 ,形成层序组 ;幕式断陷作用和气候的三级旋回形成层序。断陷盆地一个典型层序形成的模式是 :由于湖水体积的有限性 ,一次断陷和掀斜运动就能产生构造坡折并使湖水体积再分配 ,湖水向主断层和构造坡折之间可容空间增大的区域流动 ,造成基准面下降 ,产生陆上暴露、下切水道、水下冲积扇、废弃型三角洲及扇三角洲构成低位域 (LST)。构造宁静期 ,在气候等因素的作用下 ,湖水将趋于恢复断陷前的位置 ,使基准面 (湖平面 )升高 ,形成湖浸和河流退积作用形成的破坏型三角洲 ,深湖、浊积扇及浅湖构成湖扩张体系域 (EST)。当湖平面达到最高并趋于稳定 ,由于断陷使流域地形变陡 ,大量碎屑物入湖形成以三角洲前积体为主的高位体系域 (HST)。叠加在三级基准?     

深时源—汇系统综合研究和沙垒田实例分析

【意义】源—汇系统研究是当今沉积地质学关注热点,其重建对理解区域构造、气候、海（湖）平面升降、物源供给、搬运通道和分散系统及其相互关系与规模性砂体预测均具有重要作用。【进展】源—汇系统可以根据时间尺度、成因机制、级次等要素进行分类,其主要研究内容包括物源体系、搬运通道及沉积体系研究。研究方法主要涉及碎屑矿物年代学定量示踪、源区地貌重建与定量古地貌分析、地貌比例关系分析、沉积物通量定量估算和地层正演模拟综合表征等;源—汇系统要素之间存在定量的收支平衡关系,基于收支平衡模型可预测砂体规模和有利储层分布。沙垒田地区源—汇系统研究表明,均一母岩组成与边界条件约束下汇水高差和汇水面积较大以及地形坡度较陡通常对应形成规模和厚度较大的扇体。【结论与展望】未来源—汇系统研究应加强基于盆地类型和成因的源—汇系统类型和级次划分,加强源—汇系统参数定量研究,不断提高深时源—汇系统要素表征精度,建立具有预测功能的深时源—汇系统要素耦合模型,有效预测砂体时空分布,不断实现多学科与多方法交叉融合,建立具有中国区域地质特色的源—汇系统模型。     

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿“源—汇”系统研究

文章以鄂尔多斯盆地西南缘为例,将“源”到“汇”的研究思路应用到砂岩型铀矿成矿作用研究中来,提出将含铀物质从风化剥蚀到汇流、富集的整个物理化学过程看成一个完整“源—汇”系统,以此来探讨砂岩型铀矿的富集机理和成矿规律。鄂尔多期盆地西南缘下白垩统的铀源岩主要为北部、西南部的沉积岩、花岗岩,混杂了少量长英质岩和中性火成岩。沉积期富铀沉积岩和西南部富铀蚀源区为成矿提供了铀源条件,沉积期铀的预富集为铀成矿奠定了部分物质基础;盆缘古隆起区和下切沟壑古地貌单元是铀成矿时期的两种主要汇流通道,含氧含铀水在重力的驱使下沿着古隆起区和下切沟壑向盆内渗透性好的砂岩迁移流动,形成后生氧化蚀变,在氧化带前锋线附近,受有机质、黄铁矿等还原性物质作用富集成矿。砂岩型铀矿“源—汇”系统研究有助于对铀成矿规律的研究和总结,为鄂尔多斯盆地西南缘下一步铀矿地质勘查提供一定的理论依据。     

中国盆地动力学研究现状及展望

沉积盆地既是人类最重要的资源宝库,又包含了丰富的全球气候变化、流体流动和地球动力学等相关信息。人类社会对矿产资源和水资源的大量需求推动盆地分析领域的快速发展,地球科学家对沉积盆地开展了多年的系统性探索,在盆地形成和演化机制、沉积充填、盆地流体及相关资源的聚集过程等诸多方面的研究取得了一系列重要的进展和突破,形成了一门新兴的学科—盆地动力学。近年来,我国学者在大型叠合盆地和大陆边缘盆地的动力学过程、陆相盆地层序地层、深水沉积、源—汇系统等方向取得了显著成绩和突出进展。相关成果不仅有效地服务于能源、矿产、水资源等各类资源勘探,而且为地球动力学、重大构造事件、全球环境变迁及气候演变研究提供了丰富资料和详实证据。     

陆相断陷盆地岩性油气藏形成与分布的“多元控油—主元成藏”特征

陆相断陷盆地岩性油气藏的形成和分布受到多种因素的控制(包括多项宏观地质因素和微观地质因素),很难用一个统一的模式来解释,表现出显著的“差异性”特征。岩性油气藏形成并分布在沉积盆地中,它必然首先要受盆地中宏观石油地质条件的影响,如:1)构造带类型的影响,2)沉积体系域类型的控制,3)储集相类型的控制,4)烃源岩的控制以及5)盆地温—压系统的控制等。根据岩性油气藏形成的基本条件和岩性圈闭成藏控制因素的分析,认为岩性圈闭能否成藏主要受4大主控因素制约:1)油气运移通道因素,2)流体动力因素,3)储层临界物性因素,和4)砂体封闭因素。本文力图用“多元控油—主元成藏”规律来概括这一特征,以期在石油地质理论和岩性油气藏勘探方面起到促进作用。     

走滑断层相关源-汇体系演化的砂箱物理模拟实验

以走滑断层为边界的隆升剥蚀区和山前沉积区组合是盆山体系的重要类型之一。由于走滑断层两盘不断发生相对滑动,因此走滑断层两侧的源区和沉积区之间的空间关系随走滑运动不断发生变化。走滑断层两侧的源-汇系统之间的耦合机制是一个有待研究的问题。针对这一问题,本文设计了一个简化的构造地貌砂箱实验,用来揭示源区特定母岩的沉积物分布特征以及两者之间的时空关系。实验结果表明,特定母岩在沉积区的沉积信号分布范围受包括山前洪积扇形态、岩体在流域内的分布等多种因素影响。由于洪积扇向沉积区呈扇状展开的形态特征,沉积信号在离走滑断层更远的位置分布范围更宽。当一个岩体分布在不同流域内时,其沉积物分布在两个洪积扇内,从而使其沉积信号分布范围更宽。相反,规模较小的洪积扇会被相邻较大的洪积扇限制形态从而使得沉积范围变窄。由于上述原因,在利用沉积信号和岩体之间的错开距离计算获得的走滑速率,可能会低估或者高估真实的走滑速率。本文的实验为研究以走滑断层为边界的盆山耦合系统及其源-汇体系提供了重要的模型参考。     

准噶尔盆地二叠系源- 汇系统与古地理重建

源- 汇系统是目前国内外地球科学领域的研究热点,对于含油气盆地古地理重建以及源储预测评价有着重要的指导作用。本文以准噶尔盆地二叠系为研究对象,通过基于盆地地质大剖面的构造- 层序特征分析、定年数据的物源体系演化分析和沉积过程约束的正演模拟等方法,深化了对准噶尔盆地二叠纪古地理格局的认识,探讨了二叠纪源- 汇系统演化特征与二叠系源储分布规律。早二叠世为盆地断陷发育期,以石炭系为主物源,除东南部发育海相- 海陆过渡相沉积外,总体以近物源扇三角洲- 湖相沉积体系为主,多断陷的沉积格局控制了玛湖等凹陷优质烃源岩的分布,与火山岩相关的扇三角洲前缘砂体与混积云质岩构成有利储集体;中二叠世为盆地断- 拗转换期,物源年龄开始趋于复杂,沉积中心、沉降中心较早二叠世明显向盆内迁移,早期断陷趋于连通,盆地西部仍以近物源的扇三角洲群- 湖相沉积体系为主,东南部则转换为远物源三角洲群- 湖盆沉积体系,在盆地中部发育连片分布的规模烃源岩,可与同期（扇）三角洲前缘形成良好的源储组合;晚二叠世进入盆地拗陷发育期,物源供给范围更广,物源年龄进一步复杂化,大型浅水湖盆发育远物源为主的退覆型河流- 三角洲沉积体系,为盆地规模油气成藏奠定了储层基础。     

珠江口盆地惠州凹陷古近纪源汇过程及其控储作用

源汇系统定量化研究是沉积学领域的前缘,是精细重构源汇过程、指导油气储层预测的重要手段。利用重矿物和锆石U Pb年龄对珠江口盆地惠州凹陷惠州27转换带进行物源示踪、定量恢复源区沉积物相对贡献,进而重构古近纪源汇过程,探讨源汇控储作用。研究结果表明,中始新统文昌组重矿物类型复杂、ZTR指数(碎屑岩中碎屑锆石（Zircon）、电气石（Tourmaline）、金红石（Rutile）在透明重矿物碎屑中所占的比例)小,上始新统恩平组重矿物类型简单、ZTR指数大。研究区文昌组—恩平组主要受盆内中生界岩浆岩基底和盆外珠江水系供源。其中文昌组沉积物98%来自于盆内中生界岩浆岩基底;下恩平组沉积物58.4%来自于盆外珠江东北部支流、36.5%来自于盆内中生界岩浆岩基底;上恩平组沉积物73.7%来自于盆外珠江东北部支流、22.2%来自于盆内中生界岩浆岩基底。研究认为,恩平组沉积期现代珠江尚未形成,但珠江东北部支流（即古珠江）已独立发育且携带大量华夏地块碎屑物质汇入惠州凹陷,导致了惠州27转换带“文昌期盆内近源—恩平期盆外、盆内混源”的源汇转换过程,而非简单的“盆内近源—盆外远源”转换。源汇转换过程改变了恩平组储层的岩石组分,进而改善了储层物性,也使得其储层非均质性变强。本研究定量解析了惠州凹陷古近纪源汇转换过程,为陆相断陷盆地定量源汇及其应用提供了新视角。     

西藏当雄纳龙晚古生代裂谷盆地的识别及其意义

西藏冈底斯构造带是冈瓦纳大陆北部边缘的重要组成部分，经历了特提斯演化的全过程，并在中生代发育的典型的多岛弧－盆地系统。笔者根据冈底斯构造带中部纳龙地区晚古生代发育的沉积相类型、火山岩组合以及古生物等方面的资料，首次提出当雄纳龙盆地在中二叠世栖霞期具有裂谷盆地性质，揭示出冈底斯地区在二叠纪已转化为活动大陆边缘，为研究西藏冈底斯地区弧－盆系统的形成过程及晚古生代的区域构造特征古地理格局提供了重要的资料。     

地貌演化、源-汇过程与盆地分析

地球表面的地貌演化和源-汇系统的研究是当前地球科学领域颇为关注的重要课题。围绕这些课题的研究促进了多学科的广泛交叉和合作,对沉积盆地的深入研究和发展趋势产生了深刻的影响。盆地整体地貌的演化是盆地地球动力学背景演化的直接响应。盆地内的隆-坳格局、古隆起-古斜坡地貌、同沉积构造活动形成的构造古地貌等,是盆地古地貌研究的重要内容。从陆到洋的源-汇系统由物源区、冲积-滨海平原、浅海陆架、大陆斜坡及深海等多个区域性的地貌带所组成。物源的性质与母岩组成、构造及气候作用密切相关,揭示塑造山地地貌和产生物源的构造作用和气候变量是一项长期探索的课题。陆架斜坡至深海区是从陆到洋的源-汇系统的最终沉积区,其研究长期受到高度关注。大型内陆湖盆存在的源-汇系统,包括物源区、冲积平原、滨-浅湖、最后为深湖的多级地貌单元。构造活动的内陆碎屑湖盆中以近且多方向物源、构造差异活动明显、汇水盆地小、沉积物类型对气候变化响应敏感等为特征。依据物源区、沟谷(水道)及沉积体系类型划分的源-汇体系类型的研究,包括盆内古隆起形成的局部的源-汇过程,对盆地的沉积充填过程和沉积分布具有重要意义。基于高分辨率三维地震数据的地震地貌或地震沉积学分析,为地下沉积体系的沉积地貌和沉积过程的研究提供了最重要的手段。     

Biosedimentology of the Early Jurassic post-extinction carbonate depositional system, central High Atlas rift basin, Morocco

This study documents a Liassic example of the long‐ranging effects of mass extinction on carbonate systems. Biohistoric constraints inherent in the Liassic carbonate depositional system are deciphered from normal‐marine, sub‐tidal deposits of the central High Atlas rift basin (Morocco) through ?Hettangian/Sinemurian to Early Toarcian times. The integration of results from the analysis of lithofacies, depositional geometries, microfacies, macrobenthos, carbonate build‐ups, carbon and oxygen stable isotopes, and rare earth element + yttrium distribution patterns allows the intrinsic (or biohistoric) control on the central High Atlas deposits to be separated from extrinsic factors, such as basin development and palaeoclimate. The survival interval in the aftermath of the end‐Triassic mass extinction persisted until the Early Sinemurian indicated by a severely depleted carbonate system impoverished in skeletal organisms. A tectonic pulse at the Early to Late Sinemurian boundary interval caused a basin widening with immigration of a marine fauna. However, until the latest Sinemurian (macdonelli Subzone of the raricostatum Zone) the deposits were dominated by filter‐feeding benthic heterotrophs (sponges, brachiopods, polychaetes and crinoids). During this stage, primary production within the enlarged basin must have been largely planktonic and there was a net‐flux of organic matter to the sea floor (oxygen minimum zone). A regional radiation of organic‐walled phytoplankton is inferred to explain the selective success of the filter‐feeding community and the occurrence of sponge mounds. Thus, significant effects of the end‐Triassic mass extinction are still present during the Late Sinemurian. Through almost the entire Pliensbachian a highly productive, shoal‐rimmed carbonate platform existed; it developed subsequent to tectonic reorganization and a marine recirculation event (radiolarian facies, Δδ¹³C ≈ ?1·1, strongly negative Ce‐anomaly). Photosymbiotic sediment producers (mainly large bivalves) now state the success of specialists and environmental equilibrium conditions. In the latest Pliensbachian the climax stage was reached with the development of a coralgal reef‐rimmed carbonate platform. The Liassic carbonate depositional system experienced a terminal, multicausal Early Toarcian drowning event during which most of the large bivalves became extinct.     

Unconventional distribution of facies in a continental rift basin: the Pliocene–Pleistocene Mangas Basin, south-western New Mexico, USA

The Pliocene–Early Pleistocene Mangas Basin in SW New Mexico, USA, was a N–NW-trending full graben that changed southward to an eastward-tilted half graben. Unlike the facies distribution predicted in existing models, the half-graben part of the Mangas Basin was characterized by broad alluvial fans derived from the footwall scarp, smaller hangingwall-derived alluvial fans, and a shallow, closed lake (Lake Buckhorn) that locally lapped onto the hangingwall hills. The distribution of facies within the full-graben part of the Mangas Basin was also unlike that predicted in current models, primarily because of a broad belt of alluvial-fan sediment derived from the eastern footwall scarp and a narrow belt of axial-fluvial sediment adjacent to the western footwall scarp. The distribution of facies in the Mangas Basin does not appear to have been controlled by the eastward tilt of the floor of the half graben or ‘see-saw’ motion of the floor of the full graben, as predicted by existing models, but rather by the large size of the alluvial fans on the eastern side of the basin. These fans were derived from large, high-relief catchments on the footwall scarp of the Mogollon Mountains, the uplift of which began during Early Miocene. This example illustrates how earlier uplift and drainage development in a mountain range may influence facies distribution in a younger extensional basin.     

Comparison between control factors of high quality continental reservoirs in Bohai Bay basin and Ordos basin

Bohai Bay basin, a typical extensional rift basin, and Ordos basin, an intra-craton down-warped basin, represent two important basin types in China. Because of their respective features, the main control factors for their high quality reservoirs are different. In Bohai Bay basin, the sandbody shows great variety in types and severely separated distribution and its high quality reservoirs are mostly controlled by the vertical secondary pore and vertical abnormal pressure. On the other hand, the sandbody in Ordos basin features a relative lack of variety, good continuity, indistinct vertical zone, and its reservoirs are mainly controlled by the diagenetic differentiation caused by different sedimentation inside the sandbody. Therefore, in the Bohai Bay basin, the exploration should be based on the analysis of sedimentary facies and the favorable diagenetic zones and formations. The focus in Ordos basin, however, should be put on the relatively high permeability sandstones in a generally low permeable sandstone background. __________ Translated from Geoscience, 2007, 21(2): 376–386 [译自: 现代地质]     

我国岩溶地区碳汇研究进展与展望

20世纪90年代,我国率先开展了岩溶作用与碳循环研究。文章在系统总结相关研究进展的基础上,阐明岩溶碳汇的原理,提出基于地球系统科学理念的岩溶流域6种碳循环过程模式,揭示了岩溶碳汇的稳定性并回答有关学者对岩溶碳汇的质疑,从四大圈层的碳循环角度提出发掘岩溶地区碳汇潜力的新理念。在综述岩溶地区碳汇人工干预研究进展的基础上,分析了石漠化综合治理、岩溶土壤改良、水生生物固碳、加速岩溶过程等人工干预措施的碳汇潜力及研究应用方面的不足。提出了下一步岩溶流域碳汇调查研究监测和技术创新发展方向,以及固碳增汇试验示范工作思路。