鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期沉积演化: 大洋缺氧事件前后陆地气候变化的响应*

托阿尔期早期早侏罗世大洋缺氧事件(T-OAE,~183.8 Ma)是一次全球性的地质事件,鄂尔多斯盆地下侏罗统富县组记录了此次地质事件的陆地响应过程。主要基于盆地东缘野外地质调查、扫描电镜及薄片分析,本次研究描述了盆地东北部富县组岩性、颜色和沉积序列,利用前人研究成果总结了富县期岩相古地理变化规律及沉积模式,认为富县期经历了由干旱到湿润的古气候变化: 富县组下部含植物化石较为丰富的白色砂砾岩及黑色、灰色泥页岩沉积于湿润气候时期,对应着盆地下切河谷发育期和填平补齐期; 而上覆的罕见植物化石的杂色、红色泥页岩为(富县期晚期)相对平坦地形条件下的沉积,对应着早、中侏罗世湿润气候背景下的一次干旱气候脉动,为托阿尔期大洋缺氧事件在陆相环境的气候响应,可由此进行富县组区域等时性对比。研究认为“粗富县”为下切谷内河流充填沉积, “细富县”形成于湖泊环境或河漫环境, “黑富县”和“白富县”是湿润气候条件下沉积产物,而“红富县”和“杂富县”为T-OAE期后干旱条件下形成。     

鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期冲积扇沉积

在综合研究野外露头、钻井剖面及室内编图、地层对比的基础上，指出鄂尔多斯盆地冲积扇－河流沉积体系是侏罗纪富县期主要的古地理格局，富县期沉积受与古地貌密切相关的五条河谷控制。认为鄂尔多斯盆地侏罗纪富县期冲积扇沉积具进积型特征，其形成与古地形密切相关，分布于古甘陕，庆西河谷内。     

鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期岩相古地理特征

在综合研究钻井剖面、野外露头基础上，结合室内编图、比层对比资料，指出早侏罗世富县期冲积扇－河流相沉积与古地貌密切相关，其古地理格局受印支运动后古构造面上的五条河谷控制；区内存在的冲积扇，分布于深沟河谷的陡壁一侧，为进积型冲积扇；富县期5条河流除晋陕河流为网状砂质河流外，其余均为低弯度砾砂质河流，边滩与洪泛平原微相沉积分布较广，并认为甘陕主河道流向为由西向东，“杂富县”为富县晚期洪泛平原微相产物。     

鱼粪化石特征对早侏罗世托阿尔期湖泊生态系统的启示:以川东大安寨段为例*

早侏罗世托阿尔期早期大洋缺氧事件(Toarcian Oceanic Anoxic Event,~183.8 Ma)是一次全球性的多幕式生物—环境事件,其在四川盆地下侏罗统自流井组大安寨段亦有显示。对采集自川东北地区大安寨段的鱼粪化石进行形态学描述和内含物分析,发现鱼粪化石中含有大量的磷质成分,多为未经消化的鱼骨化石,另有大量介壳类化石与有机质混杂在一起。据露头岩性和显微薄片特征认为: (1)粪化石呈螺旋状,生产该粪化石的鱼类为大型肉食性鱼类,其喜食小型鱼类和软体动物等,推测可能是肺鱼类(角齿鱼);(2)鱼粪化石形成于开放型淡水湖泊中的半深湖—深湖区,其中湖泊表层含氧量丰富,主要由生产者、消费者构成了研究区早侏罗世托阿尔期大型湖泊生态系统,食物链较为复杂,而湖底为水动力条件较弱的还原环境。该研究成果可为早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件在湖泊中的沉积响应及生态影响研究提供依据。     

鄂尔多斯盆地中南部上古生界层序与岩相古地理演化*

为明确鄂尔多斯盆地中南部上古生界层序特点与岩相古地理演化规律,利用周缘野外露头和盆地钻井测井相特征,分析层序界面、体系域界面的岩性、古构造及海侵方向变化特征,总结层序发育特点与岩相古地理演化规律。结果表明: 不同风化序列的区域性不整合面及海侵方向转换面为二级层序界面,区域性海退面、下切冲刷面及陆上暴露面为三级层序界面; 潮间带砂坪及近岸相海侵含砾砂岩顶为海侵面,最大海侵面发育灰岩、泥页岩及煤层,是海侵体系域与高位体系域分界面; 上古生界包括二级层序2个: MSQ1、MSQ2,三级层序6个: SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6,其中SQ1—SQ2发育水进体系域与高位体系域,不发育低位体系域,SQ1为潟湖—障壁海岸沉积体系,SQ2为泥炭坪—泥坪相潮坪沉积;SQ3—SQ6发育完整的低位—海侵—高位体系域,SQ3发育区域性海退进积海陆过渡相三角洲沉积,SQ4早期为低位体系域下切冲蚀砂体,晚期沉积古环境由温暖湿润还原环境演变为炎热干燥的氧化环境,SQ5—SQ6早中期为氧化环境三角洲沉积,SQ6晚期为高位体系域具海侵夹层的潮坪相沉积。研究为鄂尔多斯盆地及其他盆地层序与岩相古地理演化提供理论依据。     

内蒙古锡林浩特盆地早侏罗世晚期植物群:兼论中国早侏罗世晚期气候

首次报道了产于内蒙古锡林浩特盆地侏罗系红旗组的植物群,共计21属37种。该植物群由木贼目、真蕨纲、苏铁纲、银杏纲、松柏纲和少量分散保存的种子等组成,以真蕨类丰富、蚌壳蕨科Coniopteris和Eboracia出现以及南方型分子较多等为特征。该植物群的时代为早侏罗世晚期,反映研究区红旗组主体的沉积时代为早侏罗世晚期,上部沉积可能形成于中侏罗世早期。气候敏感植物,特别是南方型分子的出现,指示锡林浩特盆地早侏罗世晚期属于暖温带—亚热带气候区,气候较热或短期有一定程度的偏干旱;其气温较早侏罗世早期和中侏罗世早期更高,说明早侏罗世晚期发生过1次升温气候事件。对早、中侏罗世植物群和沉积特征的综合分析表明,中国在早侏罗世晚期可划分出黑龙江东部温凉气候区、北方暖温带温暖潮湿气候区、中部热带—亚热带半干旱—半潮湿气候区、中南热带—亚热带干旱气候区和西藏—滇西热带干旱气候区共5个气候区,其中北方暖温带温暖潮湿气候区与中部热带—亚热带半干旱—半潮湿气候区的界线较早侏罗世早期和中侏罗世早期偏北4°～8°(纬度),亦说明早侏罗世晚期发生了升温事件。此升温事件与中亚和西伯利亚的图阿尔期升温事件相当,其很可能是早侏罗世晚期图阿尔期大洋缺氧事件(T-OAE)在陆地生态系统中的响应。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区晚古生代沉积演化*

基于笔者多年对鄂尔多斯盆地及周缘地区晚古生代研究成果,结合野外剖面实测、钻井资料分析、地层学与层序地层学、地球化学、年代学等研究结果,从岩性特征、地层厚度、地层接触关系、物源分析、沉积相类型多方面进行对比研究,认为鄂尔多斯盆地及周缘地区上古生界是华北地台的一部分,因此,其沉积充填及沉积演化研究必须置于晚古生代大华北盆地之中。在此研究基础上绘制了晚古生代各组鄂尔多斯盆地及周缘沉积相平面展布图,亮点是向东部和南部进行了扩张,并详述了晚古生代沉积演化过程,为该时期华北地台原始沉积面貌的恢复提供了新的依据。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区上二叠统沉积特征*

基于野外地质露头观察、岩心描述、薄片鉴定和地球化学等分析测试资料的综合分析,对鄂尔多斯盆地及周缘地区上二叠统石千峰组沉积岩石类型、沉积构造、沉积相类型及沉积体系空间展布等方面开展研究。结果表明,石千峰组主要发育冲积平原、三角洲平原、三角洲前缘、浅湖和南部海陆过渡的潟湖、沙坝等沉积环境,石千峰期,古气候干燥炎热,沉积古地形相对平缓,物源供给充足,形成了一套紫红色、棕红色泥岩和浅灰色中粗粒长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、长石砂岩为主的地层。盆地北部三角洲规模大,以辫状河道发育沉积特征为主,砂体厚度大、横向分布稳定,而盆地南部三角洲规模相对较小。石千峰期,海水可能多次入侵盆地南部麟游—韩城—乡宁一带,发育海相夹层和沙坝沉积,一定程度上影响了南部的沉积环境和砂体展布。     

鄂尔多斯盆地中南部中侏罗世延安期沉积体系及岩相古地理演化

依据新的地层划分方案及大量钻井、露头及岩芯资料,详细研究了鄂尔多斯中南部地区中侏罗世延安期沉积体系、岩相古地理特征及演化.认为延10期为冲积扇-河流沉积体系,低弯度砾砂质河道发育,盆地内存在多个古地貌高地,4条水系汇入甘陕主河;延9至延6期为多源河湖三角洲沉积体系,具大三角洲平原、中三角洲前缘和小前三角洲的特征, 三角洲平原及前缘的位置不断向湖区推进; 延4+5期为网状河-残余湖泊沉积体系,湖泊淤塞,水体变浅.延9至延4+5期网状砂质河道发育,西部地区广泛发育平原沼泽煤系沉积.     

鄂尔多斯盆地中部上三叠统瓦窑堡组层序—古地理与聚煤规律*

为研究鄂尔多斯盆地中部上三叠统瓦窑堡组层序地层格架下的沉积演化与聚煤规律,利用野外露头、钻孔以及测井资料,识别出瓦窑堡组共发育5种岩石类型及17种岩相类型。以区域不整合面、地层颜色突变面和河道下切谷冲刷面等层序地层界面,将瓦窑堡组划分为3个三级层序SQ1、SQ2和SQ3,确定了每个层序的沉积范围、岩相组合及沉积体系。采用单因素作图法,综合考虑沉积相等多因素确定沉积单元边界,恢复了三级层序的沉积格局。瓦窑堡期沉积单元主要为曲流河、冲积平原沉积、三角洲平原、三角洲前缘和湖泊,自SQ1期至SQ3期,冲积平原、三角洲沉积逐步向湖域推进,滨—浅湖范围逐渐萎缩。三角洲平原的发育为聚煤作用提供了有利场所,形成了具有一定工业价值的煤层。从SQ1期到SQ3期,聚煤作用主要发生于湖侵体系域,且随着聚煤作用逐渐增强,泥炭堆积速率与可容空间增加速率逐渐达到平衡,煤层总厚度和单层煤层最大厚度逐渐增大。该研究成果可为鄂尔多斯盆地上三叠统瓦窑堡组煤炭资源潜力预测和富油煤形成机理研究提供地质依据。     

准噶尔盆地西北部P-T转换期不整合的发育演化特征及意义*

二叠纪晚期—三叠纪早期是准噶尔盆地演化的重要转换期,发育了具有特色性的不整合面。本研究以该盆地的西北部为例,综合利用地震和钻井资料,探讨该时期不整合的发育演化特征及其地质意义。研究表明,转换期发育P₃/P₂期主要不整合与T₁/P₃期次要不整合,它们在研究区北部叠加复合,构成了三叠系底界叠合不整合面,在南部被上二叠统所分隔而独立存在;转换期经历了主要不整合的形成、主要不整合被上二叠统超覆、次要不整合与叠合不整合的形成及其被三叠系最终超覆4个演化阶段。不整合的发育演化特征揭示了晚海西期和早印支期构造运动对准噶尔盆地影响的强弱程度、地层记录的“楔形体”内涵以及上二叠统与下三叠统的层序归属。P-T转换期不整合面及其相邻地层形成了有效的油气运移通道、良好的储盖组合和类型众多的圈闭,因此具有重要的油气勘探意义。     

准噶尔盆地玛湖凹陷夏子街扇区三叠系百口泉组沉积演化特征*

玛湖凹陷是准噶尔盆地最具规模的油气聚集带与勘探区,发育以砾岩为主、具有较强非均质性的粗粒沉积复杂地层。对粗粒沉积体的精细刻画有助于研究沉积体内部的非均质性特征。应用储层构型分析法,结合研究区岩心、测井、录井资料,对玛湖凹陷夏子街扇区三叠系百口泉组沉积体内部9个级次构型要素的几何形态、大小、方向以及相互之间的叠置关系进行了表征,识别出12种岩石相类型以及10种由岩石相组合而成的沉积微相类型。通过分析沉积微相在垂向、平面上的不同组合特征,扇体的类型受沉积环境影响发生变化,逐渐由冲积扇、河流扇转换为扇三角洲,整体反映了湖平面上升或沉积物供给量逐渐减小的沉积背景。分析夏子街扇区各期次的扇体特征,包括长轴、短轴距离、长轴短轴比、扇根与扇缘厚度变化、扇体坡度变化、扇体最大粒径变化等,认为扇体顺物源方向有以下变化趋势: 沉积物粒径大小随河道搬运逐渐减小,减小的幅度受扇体坡度影响,坡度越陡沉积物粒径减小的越快;河道数量减少,流量降低;河道沉积物在横向和纵向上的连通性逐渐降低;砂岩、砾岩厚度逐渐减小,泥岩厚度逐渐增加,湖相沉积变得较为发育。总结玛湖凹陷百口泉组的各期次扇体共可归纳出6种扇体模式: 冲积扇、冲积—河流扇、河流—末梢扇、河流扇—扇三角洲、扇三角洲、大型河流扇。     

准噶尔盆地玛湖凹陷夏子街扇区三叠系百口泉组绿帘石分布特征及成因*

准噶尔盆地玛湖凹陷夏子街扇区三叠系百口泉组重矿物中绿帘石占绝对优势,且含量变化大。为了解研究区绿帘石的分布特征及其成因,利用重矿物、能谱及扫描电镜等资料,借助聚类分析和相关性分析等多元统计方法,对绿帘石的分布特征及成因进行了系统的研究。结果表明: (1)根据绿帘石含量可将研究区划分为绿帘石高值区、中值区和低值区;(2)绿帘石高值区位于扇三角洲前缘亚相,中值区和低值区主要位于扇三角洲平原亚相,且低值区比中值区更靠近物源;(3)绿帘石高值区不仅有岩浆绿帘石,自生绿帘石也普遍发育,因此绿帘石含量高;中值区绿帘石主要为岩浆绿帘石;低值区地层遭受了抬升剥蚀,溶蚀淋滤作用对搬运沉积的绿帘石破坏强烈,故显示低值。     

准噶尔盆地西北缘沸石发育特征及成储机理初探：以玛南地区二叠系乌尔禾组为例

沸石类胶结物是准噶尔盆地西北缘玛南地区二叠系乌尔禾组发育的一种特殊胶结物类型。通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜分析与岩石组分统计,明确了玛南地区乌尔禾组沸石胶结物的矿物特征、空间分布、成因机理与成储机制。研究区乌尔禾组主要发育浊沸石与片沸石,其中片沸石分为两期,早期富铁,晚期贫铁。研究区沸石胶结物的空间分布规律并不明显,仅在垂向上,从乌尔禾组到百口泉组,浊沸石与片沸石含量具有逐渐降低的趋势。沸石类胶结物的形成主要受控于母岩中凝灰岩砾石组分,中酸性火山岩砾石不利于浊沸石的形成,其他火山岩砾石与沸石的形成无明显关系,浊沸石大量发育的次生溶蚀孔隙是研究区油气赋存的主要储集空间类型。沸石类胶结物的沉淀与溶蚀可以简化为两阶段成岩作用过程,早期正常成岩胶结形成各类沸石胶结物,晚期深部成岩流体上涌,对储层进行溶蚀与改造,深部流体改造是成储的关键阶段。     

准噶尔盆地环玛湖地区三叠系百口泉组物源分析

通过对百口泉组重矿物特征研究、古流向分析、砾石成分特征研究及地层含砂率特征研究,讨论了环玛湖地区百口泉组沉积时期的物源方面和母岩性质。采用重矿物Q型聚类分析,结合重矿物ZTR等值线图以及地层倾角测井古流向分析,指出环玛湖地区百口泉组存在3大物源体系,分别为北部夏子街物源、西部黄羊泉物源以及东部夏盐物源;通过砾岩成分以及重矿物组合类型研究,认为北部物源和西部物源成分存在差异:北部夏子街物源及夏盐物源成分以凝灰岩和中酸性火山喷出岩为主;西部黄羊泉物源成分以凝灰岩、沉积岩和花岗岩为主。西部物源中花岗岩岩屑含量较高,致使储层刚性颗粒含量高、抗压实能力强,这是西部扇体储层物性普遍优于北部扇体储层物性的原因之一。各物源方向及物源体系与扇三角洲的推进方向具有较好的一致性,因此,利用多种方法结合来划分环玛湖地区百口泉组沉积时期物源是十分有效的。     

砂砾岩体不同岩相油气充注期储集性能差异及成藏意义--以玛湖凹陷西斜坡区百口泉组油藏为例

玛湖凹陷西斜坡区三叠系百口泉组岩性油藏生、储、盖、运等成藏条件配置优越,有效的侧向及上倾方向圈闭封挡条件为制约油气成藏的关键。在明确泥质含量为影响本区砂砾岩储层储集性能关键因素基础上,以泥质含量为主分类参数,将砂砾岩储层划分为贫泥砂砾岩(泥质含量<5%)、含泥砂砾岩(泥质含量5%~8%)和富泥砂砾岩(泥质含量>8%)三种岩相。早侏罗世的早期油气充注期,上述三种岩相储层均可作为有效储层;早白垩世的主要油气充注期,富泥砂砾岩相储层的储集性能明显变差,成为研究区主要的致密封挡带,而贫泥砂砾岩和含泥砂砾岩仍可作用作为有效储层,且前者的储集性能优于后者。扇三角洲前缘亚相(牵引流)沉积主要对应于贫泥砂砾岩岩相,在油气充注期为有效储层,构成玛湖凹陷西斜坡区百口泉组大面积岩性油藏的主体储集层;扇三角洲平原亚相(牵引流)、砂质碎屑流(重力流)沉积主要对应于富泥砂砾岩岩相,在油气充注期储集性能均较差,主要构成研究区大面积岩性油藏的底部及侧向的致密封挡带,上述两致密封挡带与扇三角洲前缘亚相(牵引流)有效储层配置,共同形成玛湖凹陷西斜坡区百口泉组大型岩性油藏。     

准噶尔盆地西北缘超剥带轻质油的发现及意义

含油气盆地超剥带的勘探以重质油-油砂为主。在准噶尔盆地西北缘超剥带的中生代油砂中发现了轻质油,报道了其基本特征与成藏模式,并探讨了勘探意义。结果表明,轻质油呈黄绿色荧光,与呈黄褐色荧光的重质油共生。油砂连续抽提发现,重质油充注在前(颗粒吸附烃/包裹体烃),轻质油充注在后(孔隙游离烃),油源均来自研究区玛湖凹陷下二叠统风城组,典型生标特征为Pr/Ph值小于1,伽马腊烷/C_(30)藿烷为0.43~0.82,C_(20)、C_(21)、C_(23)三环萜烷呈上升型分布。油砂无机地球化学研究发现,2期原油充注明显,形成了2期方解石胶结物,早期MnO和FeO含量在1%~1.5%之间,晚期大于1.5%。白垩纪前,风城组生源成熟油在充注过程中遭受降解,形成重质油-油砂;白垩纪至今,风城组生源高熟轻质油沿横断裂直接运移至超剥带,在断裂"纵横交叉"之处最富集。据此认为,研究区横断裂沿线是这类轻质原油勘探值得考虑的领域。超剥带的勘探可能不仅局限于传统认为的重质油-油砂,若存在有利的成藏条件,亦有可能形成轻质油气的聚集。     

准噶尔盆地乌尔禾油田百口泉组冲积扇沉积特征及油气勘探意义

通过分析岩心、铸体薄片及测井等资料,认为准噶尔盆地乌尔禾油田百口泉组发育一套典型的退积型冲积扇沉积。百口泉组中下部发育扇中亚相,上部发育扇缘亚相,反映研究区在三叠纪早期,湖平面逐渐升高,可容空间与沉积物补给速率比值（A/S比值）逐渐增大的沉积特征。沉积微相类型包括辫状河道充填、筛状沉积、泥石流沉积及片流沉积。综合构造、测试及试油等资料,认为扇中亚相辫状河道充填为油气富集的有利储集相带,控制了油气富集的规模与油藏边界。在有利相带控制油藏分布的结论指导下部署钻探的多口评价井在百口泉组均获得工业油流,有效地指导油田现场生产。     

准噶尔盆地西北缘克-百地区不整合面及其动力学条件

不整合及其性质和强度的确定对理解克拉玛依至百口泉地区构造变形历史和油气聚集规律具有重要意义。根据地震资料研究显示,该区二叠纪至中生代地层中存在多个不整合面,且多为构造运动的反映。其中对克-百地区构造形成具有重要影响的有四期,其一发生在中二叠统下乌尔禾组沉积后,主要表现为冲断掀斜运动,使其前的二叠纪沉积向南东方向掀斜抬升,遭受剥蚀;其二发生在三叠纪末期,对克百断裂上盘大侏罗沟断层至百口泉段的构造有重要影响;其三发生在中侏罗世末,该期构造运动在克百断裂带及其上盘表现最为清楚,以冲断为主,局部地区有褶皱现象;其四发生在早白垩世末期,表现为掀斜运动,褶皱和断裂作用相对较弱。克-百地区不同时期、不同构造部位变形的差异性与构造动力条件密切相关。     

准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组含碱层段韵律特征及成因*

准噶尔盆地玛湖凹陷早二叠世风城组沉积时期为典型的碳酸盐型咸化湖盆,湖盆咸化过程中析出大量的碱矿(钠碳酸盐类矿物)。通过含碱层段主量元素、碳氧同位素分析,结合岩心宏观及微观矿物岩石特征,探讨了含碱层段韵律特征及形成机理。研究层段碱矿与沉凝灰岩互层,形成明暗相间的咸化韵律。浅色碱矿层质地较纯,主要为苏打和小苏打,主量元素表现为 Na₂O含量高,CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃含量低;暗色层段主要为含斑点状碳钠钙石的沉凝灰岩,主量元素表现为Na₂O含量低,CaO、MgO、SiO₂和Al₂O₃含量高。浅色碱矿层和暗色沉凝灰岩段碳氧同位素值均为正,表明其沉积水体具高盐度特征。浅色含碱层段具有更高的 δ¹⁸O 值,反映了碱矿层沉积时期强烈蒸发的气候条件。根据δ¹⁸O/δ¹³C值的波动将研究层段划分为炎热干旱和相对湿润的气候条件,并据此解释不同韵律层盐类矿物形成机理。暗色的沉凝灰岩沉积代表地表流水注入量大于蒸发量,沉凝灰岩中盐类矿物含量少或者呈斑点状从颗粒间的卤水中析出;随着蒸发量的增高以及古气候由温暖潮湿转变为干旱炎热,地表流水注入量急剧减少,强烈蒸发控制了碱矿的沉积,形成浅色质地较纯的碱矿层。气候的频繁交替形成了风二段碱矿与沉凝灰岩频繁互层的特征。