深时源-汇系统古地理重建方法评述

源-汇系统根据侵蚀、搬运及沉积作用的显著程度可划分为物源区、过渡区和沉积区,根据研究的时间尺度可划分为现代系统、第四纪系统和深时系统。洋陆边缘源-汇系统根据地貌单元的空间配置可划分为"陡—短—深"、"宽—深"及"宽—浅"3种空间分布类型,这3种类型在沉积体积分布及沉积记录保存潜力上存在差异。完整的源-汇系统古地理重建包括沉积区古地理重建和物源区古地理重建。深时尺度下沉积区古地理重建方法随着岩相古地理、构造古地理、生物古地理及层序地层学的发展已趋完善,而物源区古地理重建则更具挑战性,尤其是在物源区遭受侵蚀而不复存在的情况下更具难度。在源-汇分析方法体系中,物源区古流域水系形态、面积范围、地貌地势等古地理要素可通过构造要素分析、碎屑矿物分析、沉积体积回填、地貌学参数比例关系、古水力学参数比例关系和河流沉积通量模型等方法获得。总之,深时源-汇系统古地理重建能够通过盆地沉积记录揭示出物源区古地理演化特征,为沉积盆地充填过程提供沉积供给的信息,对能源矿产勘探和深时古环境研究具有重要意义。     

承德地区石炭-二叠系层序岩相古地理

将层序地层学方法应用于岩相古地理研究中,首先建立承德地区石炭一二叠系层序地层格架,然后以四级层序为基本编图单元,编制岩相古地理图。分析了石炭一二叠系的沉积演化特征,讨论了层序地层、岩相古地理与聚煤作用的关系。在研究区识别出2个三级层序、5个四级层序、8个五级层序;揭示了海平面升降变化对成煤沼泽发育的控制,认为层序DS1的海侵或海退最大点处的四级层序Ⅲ控制了研究区两个主采煤层的发育。该结论对该区聚煤规律的研究和煤炭资源预测有一定的参考价值。     

准噶尔盆地西北缘二叠系-下侏罗统碎屑岩骨架组分及其物源与构造背景演化示踪

紧邻西准噶尔造山带的准噶尔盆地西北缘多年勘探钻揭了二叠系-下侏罗统砂砾岩地层,这为源-汇系统研究提供了较齐全的沉积记录。笔者基于砂砾岩43个岩心和37个薄片样品,采用岩心观察与镜下碎屑骨架成分统计、多类型碎屑及端元成分分析、典型物源区碎屑组合模式及特征参数分析等多种方法,对其物源类型与构造背景演化开展了全层系示踪。其砂砾岩骨架碎屑组成较为复杂,砾石成分有岩浆岩砾石(30%～80%)、沉积岩砾石(10%～40%)、变质岩砾石(0%～30%)三类;岩屑成分均以凝灰质、安山质、霏细岩类岩浆岩岩屑和砂泥岩、粉砂质粘土岩、燧石类沉积岩屑为主,仅见少量石英岩、片岩岩屑,表明本区物源主要来自岩浆岩分布区,也有遭剥蚀再沉积的物源供应。其沉积物源主要来自西准噶尔造山带(扎依尔山、哈拉阿拉特山和德仑山),沉积记录反映了物源区母岩类型、组合特征及其隆升剥蚀过程。由二叠系至下侏罗统,砾岩碎屑组分和含量变化呈现"两个组骤变、三段式增减"的特点,砂岩碎屑成分和含量也有变化,表明源-汇系统经历了多次构造抬升与沉降、深部岩石被多次暴露剥蚀与沉积的幕式演化。划分出P₁j-P₁...     

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。     

源-汇系统级次划分方法及应用

源-汇系统研究是当今世界范围内地球科学领域颇为关注的重要课题.源-汇系统划分是源-汇系统定量化研究和精细解剖的基础,但是国内外关于源-汇系统级次划分的报道比较少见,更多是集中在源-汇系统源-渠-汇单元耦合、参数拟合、预测及其控制因素分析等研究.以分水岭、分水线和脊线分别作为划分一级、二级和三级源-汇系统级次划分的界线和依据,总结、归纳出三级源-汇系统级次划分方法、流程,并选取云南洱海现代湖盆源-汇和珠江口盆地珠一坳陷西江凹陷XJ23洼南部低凸起古代湖盆源-汇实例解剖,开展三级源-汇系统级次划分方法的应用分析.云南洱海"点苍山-洱海"现代源-汇系统可以划分为东、西侧两个一级源-汇系统,东侧一级源-汇系统划分为19个二级源-汇系统,15号二级源-汇系统进一步划分为A、B两个三级源-汇系统.珠江口盆地珠一坳陷西江凹陷XJ23洼南部低凸起古代源-汇系统可以划分为A、B、C三个一级源-汇系统,一级源-汇系统A划分为A₁、A₂、A₃、A₄四个二级源-汇系统,二级源-汇系统A₃进一步划分为Ⅰ、Ⅱ两个三级源-汇系统.三级源-汇系统级次划分方法对源-汇系统定量化研究和精细解剖方面具一定的参考价值.      

辽西低凸起北段源-汇系统精细描述与油气勘探实践

辽西低凸起北段现存物源区范围小,长期被认为供源能力不足缺乏优质储层而成为勘探"禁区".为理清辽西低凸起北段物源面貌及沉积储层分布规律,综合利用钻井、测井和三维地震资料,对古物源区面貌、古沟谷与坡折体系等源-汇要素精细描述,预测了富砂沉积体平面分布,并探讨了砂体差异富集的控制因素.结果表明:研究区自南向北发育多个孤立的"链状岛"状隐性物源区,并发育半充填型和侵蚀型两类古沟谷及8种坡折带组合类型,多个近源沉积体环物源分布.源-汇耦合关系决定了砂体的富集程度,其中物源区大小及持续发育时间是影响砂体发育的决定性因素,断裂活动及坡折带类型进一步决定了不同位置砂体富集程度的差异性.上述新认识指导发现了锦州25-1、锦州20-2北两个油气田.      

沙垒田凸起古近纪源-汇系统中有利储层评价与预测

渤海湾盆地沙垒田凸起与围区凹陷形成了典型的陆相断陷湖盆源-汇系统.基于钻井、地震、岩心及储层分析资料,刻画了沙垒田凸起及围区源-汇系统要素特征,并将源-汇系统分为断裂陡坡型、断裂缓坡型、斜坡型及断槽型4大类.不同类型源-汇系统的物源供给控制相应的沉积体系发育,从而影响其储层的成岩作用与物性特征.研究表明,沙垒田凸起围区凹陷的储层发育受源-汇系统要素耦合与成岩作用的共同控制,其中断裂缓坡带由于源区高差与汇水面积大,沿断裂坡折带分布的沉积体系与砂体规模大、范围广,砂岩成分、结构成熟度较高,埋深浅、机械压实作用较弱,次生孔隙发育,为优质储层发育的有利区,而断裂陡坡型、斜坡型及断槽源-汇系统次之.      

华北石炭—二叠系古地理沉积环境的初步分析

华北石炭—二叠系沉积发育于平缓地台构造背景上。古地理环境分析表明:太原组为潮坪、港湾三角洲、海湾、滨海沼泽及浅海沉积:山西组为潮坪、港湾三角洲、滨海沼泽,分流平原及分流河道沉积;石盒子组主要为河流冲积平原及河道间沼泽沉积。华北的南北尚有差异。华北已发现石炭—二叠纪气田及气显示,将成为找油气的新领域。     

鄂尔多斯盆地盐池地区二叠系山1-盒8段物源分析

鄂尔多斯盆地中、北部二叠系山西组-下石盒子组已发现多个大型油气田,其勘探潜力巨大。但盆地西部盐池地区山西组、石盒子组的勘探程度较低,因而弄清其物源对该区进一步油气勘探十分重要。以研究区钻测井、岩心及盆地周边露头实测等资料为基础,应用统计学方法对区内山1、盒8段石英颗粒成因类型、岩屑类型、重矿物组合、古流向及沉积相等特征进行了全面的研究。结果表明：研究区山1-盒8期沉积物受到北部及西北部物源的共同影响,且二者物源具有较强的继承性。盐池地区物源主要受到北西向的桌子山、贺兰山地区的影响;而苏里格西部地区陆源碎屑沉积物则来自北部阿拉善-阴山古陆。区内山1、盒8段主要为三角洲前缘沉积,受物源及沉积相的影响,环县区域具有汇水区的特征。     

南华北石炭-二叠系陆表海层序古地理演化

通过对野外露头和钻孔的沉积相、古生物以及准层序堆叠方式的对比分析,将南华北石炭—二叠系陆表海沉积划分为三个三级层序:Sq1～Sq3。以层序和最大海泛面为绘图单元,分别对各层序进行了古地理重建。研究发现Sq1时期海侵范围小,时间短,来自东北方向;Sq2时期海侵范围达到最大,海侵方向由东北变为东南;Sq3时期延续了Sq2时期的古地理格局,但沉积中心向南迁移,盆地物源均主要来自北方。最后对古地理演化的成因进行了探讨,认为石炭—二叠系陆表海沉积主要受控于该时期全球海平面的变化,Sq1与Sq2之间的海侵转换面为稳定构造环境下的全球突发性海侵、南高北低的盆地基底与北缘稳定的物源共同造成的。     

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3种类型: ① 近源—短轴—浊积扇型、② 近源—短轴—冲积扇/扇三角洲型和 ③ 远源—长轴—湖泊三角洲型,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。     

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。     

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。     

新疆准噶尔盆地西北缘吐谷鲁群沉积体系分析

根据在新疆准噶尔盆地西北缘乌尔禾-夏子街地区的野外地层露头观察、追索及钻孔资料分析研究,笔者认为,该区下白垩统吐谷鲁群是一套以灰绿色砂岩和红色、棕红色泥岩组成的干燥气候条件下形成的内陆湖相碎屑沉积,发育浅水三角洲体系,主要由三角洲平原和三角洲前缘相组成.吐谷鲁群碎屑岩的碎屑粒度由下而上可分为两个大的韵律旋回,即粗-细-粗-细,反映了水体扩展到萎缩再扩展的过程.有利铀成矿的砂岩层主要集中在两个韵律旋回的底部,形成于三角洲平原分流河道、决口扇、三角洲前缘水下分流河道和水下堤环境.     

西准噶尔阿舍勒阔尔勒斯地区石炭系—下二叠统沉积环境变迁及物源

在西准噶尔阿舍勒阔尔勒斯地区,下石炭统姜巴斯套组与下伏黑山头组和上覆下二叠统哈尔加乌组之间均为不整合接触,而在黑山头组顶部、姜巴斯套组底部和哈尔加乌组顶部的砂岩样品中,最年轻碎屑锆石组给出的年龄分别为328 Ma（早石炭世谢尔普霍夫期）、318 Ma（晚石炭世巴什基尔期）和297 Ma（早二叠世阿瑟尔期）。显然,姜巴斯套组的时代不是早石炭世,建议将其归为上石炭统莫老坝组。黑山头组顶部为含海相碎屑岩;莫老坝组只保留了下部退积型充填序列,缺失上部进积型充填序列,是准噶尔残余洋盆于晚石炭世消失并发生构造抬升和剥蚀所致;哈尔加乌组为典型的陆相沉积。石炭系—二叠系碎屑岩均为近源沉积的产物,各组中最年轻的锆石来自同时代的火山岩。     

新疆准噶尔盆地西北部二叠纪玄武岩浆作用流体介质条件:流体化学组成及碳同位素制约

准噶尔盆地西北部深层分布着大量的二叠纪玄武岩,其发育的流体介质条件缺乏系统研究。本文采用二叠纪玄武岩岩心样品,对基质中的流体化学组成和碳同位素组成进行分步加热质谱法分析,结果表明二叠纪玄武岩的流体组成中H_2O的含量极高(平均13789mm3.STP/g),次要组分为CO_2、O_2、H_2S和N2等,CO_2和CH_4的δ~(13)C值(分别为-28.9‰~-15.8‰和-36.8‰~-21.9‰)位于地壳与甲烷氧化来源组分的范围内;CH_4、C_2H_6、C_3H_8和C_4H_(10)等甲烷同系物的碳同位素组成随碳数增高总体具有正序分布特征,400~800℃温度段释出CH_4的δ~(13)C值(-25‰左右)明显重于200~400℃的(-35‰左右),部分样品400~800℃的CH_4-C_3H_8存在碳同位素反序分布的特征,显示幔源流体挥发份特征,其中混入大量的沉积有机质热裂解成因烃类气体,应为俯冲蚀变大洋板片的沉积物脱出流体挥发份。大量的H_2O指示岛弧俯冲的再循环流体的加入,甲烷氧化来源特征的CO_2和CH_4碳同位素组成揭示经历了长期的风化过程,表明相关岩浆作用后遭受长期的抬升。     

准噶尔盆地二叠纪盆地属性的再认识及其构造意义

准噶尔盆地及其邻区野外剖面、钻井剖面的系统对比和地震剖面的精细解释表明,二叠系沉积演化、断裂控制沉积、箕状断-超反射特征及大地构造背景均显示,二叠纪准噶尔盆地是形成于张性背景下的断陷-裂陷盆地。准噶尔盆地及邻区火山岩地化特征、年代学数据及区域构造研究成果也证明,二叠纪是张性的大地构造背景。早二叠世—中二叠世早期以发育冲积扇沉积为特征,各构造部位的沉积环境差异较大,强烈断陷并逐渐形成坳隆相间的沉积格局,为断陷盆地的裂陷期;中二叠统中晚期由早二叠世隆坳分割的局面逐渐转化为统一的大型内陆湖盆,吐哈盆地与准噶尔盆地水体相通,形成统一的沉积体系,为断陷盆地扩张期;晚二叠世时期以出现冲积-河流相红色粗碎屑沉积为特征,准噶尔盆地和吐哈盆地分割自成沉积体系,是断陷盆地的萎缩期。因此,中生代盆地演化是建立在二叠纪张性背景的基础之上,二叠纪断陷-裂陷盆地的提出对重新认识中生代盆地演化历程将具有重要启示意义,也将对今后的油气勘探具有重要指导意义,值得进一步研究。     

准噶尔盆地南缘二叠纪—三叠纪构造-沉积环境与原型盆地演化*

准噶尔盆地南缘(简称“准南”)的构造-沉积演化历史以及原型盆地性质一直以来备受争议。依据沉积环境分析、地层对比以及沉积演化研究,结合火成岩年代学、大地构造学等研究成果,探讨了该区二叠纪—三叠纪多期次的伸展—挤压环境转换及沉积盆地性质转变。晚石炭世,准南西段处于北天山洋壳向伊犁地体俯冲的末期,沉积环境以滨浅海为主,为残留洋盆地;准南东段以半深海相碳酸盐沉积为主,发育典型的双峰式火成岩,显示为陆内的伸展环境。早二叠世,准南以滨浅海相细粒碎屑岩沉积为主,发育同沉积断裂和伸展垮塌变形构造,表现为陆内裂陷盆地的特征。中二叠世,准南仍以滨浅海相为主,但其沉积速率明显加快,沉积厚度变大,整体上表现为以热力沉降为主的坳陷盆地。晚二叠世,北天山和博格达地区普遍发育冲积扇或扇三角洲,上二叠统泉子街组和中二叠统红雁池组之间呈明显的角度不整合接触,沉积环境发生突变,均显示北天山快速冲断隆升,表明该时期准南为陆内压陷盆地。早三叠世,准南快速冲断结束,该区进入相对稳定的发展阶段,以发育滨浅湖相细粒沉积物为主,表现为弱挤压的陆内压陷盆地的特征。中晚三叠世,由于持续湖侵,沉积盆地范围进一步扩大,北天山被削高补低,准南乃至整个准噶尔盆地进入统一的内陆湖泊演化阶段,整体上以滨浅湖相—半深湖相沉积为主,表现出陆内坳陷盆地的特征。综合上述原型盆地性质和沉积环境分析,可将准南二叠纪—三叠纪构造-沉积演化划分为4个阶段:晚石炭世—中二叠世为后碰撞伸展阶段,晚二叠世为北天山挤压冲断阶段,早三叠世为弱挤压压陷和削高补低阶段,中晚三叠世为稳定拗陷和准平原化阶段。     

二叠纪古板块再造与岩相古地理特征分析

依据古地磁方法,对二叠纪全球古板块进行再造,并在此基础上,结合区域地质资料,编制了二叠系全球古板块再造图、全球岩相及烃源岩分布图和全球古地理图。二叠纪板块格局以泛大陆和泛大洋为主,大陆内部裂谷系(如劳亚板块内部北海—北大西洋裂谷系和非洲大陆内部裂谷系)持续发育,最终导致了泛大陆的裂解。二叠纪冰期持续发育,又由于干旱带广泛发育的古气候条件,造成全球海平面在晚二叠世达到整个显生宙的最低值。浅海广泛发育的古地理环境造成古、新特提斯洋周缘和劳亚大陆整体以浅海碳酸盐岩和海相碎屑岩沉积为主。冈瓦纳大陆内部以河湖相碎屑岩沉积为主。二叠系烃源岩不发育,主要层系是下二叠统泥页岩,分布集中在劳亚大陆北缘、特提斯洋周缘以及冈瓦纳大陆内部和澳大利亚东部,以海陆过渡相沉积环境为主。泛大陆形成过程中,洋壳消减与不同陆块之间的拼合,最终造成了二叠纪末气候的剧变,形成了晚古生代末超大规模的冰期。板块运动所产生的壳幔物质循环造成二叠纪全球二氧化碳含量剧烈升高,最终导致了二叠纪生物灭绝程度最大。     

准噶尔盆地西北缘下二叠统火山岩岩性、岩相及其与储层的关系

与石炭系相比,准噶尔盆地西北缘下二叠统火山岩岩性、岩相类型丰富,研究程度低。本文利用岩心、薄片及元素
地球化学资料,开展了火山岩岩石学及其与储层关系研究。佳木河组以熔岩和火山碎屑岩共同发育为特征,岩性以玄武安
山岩、安山岩、英安岩为主,相对稳定;风城组火山岩在不同地区变化明显,克百地区以火山熔岩为主,属于玄武粗安岩
和碱玄岩,而乌夏地区以熔结火山碎屑岩或火山碎屑熔岩发育为特征,属于流纹岩、碱玄质响岩和粗安岩。在佳木河组及
克百地区风城组,（沉）火山角砾岩储层质量最好,安山岩等熔岩其次;乌夏地区风城组熔结火山角砾岩和石泡构造火山角
砾熔岩储层质量最好。此外,相同岩性可能因产出环境不同而储层特征有别。尽管各地成岩作用存在差异,但火山岩优质
储层仍集中于溢流（爆溢）相上部亚相、爆发相空落亚相的弹射坠落堆积和火山碎屑流亚相的水下堆积和爆发相。全区佳
木河组溢流相和爆发相共同发育,而克百地区风城组以溢流相为主、乌夏地区风城组以爆发相火山碎屑流亚相为主,不同
地区不同层位的有利勘探目标差异明显。除断裂带的裂缝和大型不整合面之下的风化淋滤外,岩相是控制火山岩储层质量
的关键因素。