构造-沉积分异原理及其地质意义*

构造-沉积分异是地球表层的常见地质现象,发生于沉积盆地、造山带与克拉通等岩石圈构造单元,表现为岩石圈的深、中、浅层始终发生着沉积物、流体、能量与力的交换与分异过程。文中从物质组成、时空分布与力学机制等方面阐述构造-沉积分异的基本特征,并以中国沉积盆地为例进行分析。作者首先将构造-沉积分异定义为“由构造应力、热力、重力、地幔动力等因素引起地表地形差异,从而导致沉积物源、搬运体系与沉积作用变化的过程”;认为构造-沉积分异发生在不同尺度的洋-陆系统、盆-山系统、隆-坳系统、凸-凹系统与高-低地貌系统,受基底结构、强度与活动性的明显控制,构造应力、重力、热力、地幔动力等控制了该分异机制; 强调随时间演变出现构造-沉积分异演化旋回,表现为伸展期裂陷向聚敛期隆坳转变,碳酸盐岩分异台地向统一台地转变。上述控制因素与机制在时空上可以发生复合,导致多类构造-沉积分异作用出现。研究构造-沉积分异作用,可以为重建地球历史、加快矿产资源勘查和改善人类宜居环境做出贡献。     

西太平洋中段沉积盆地新生代构造-沉积演化特征*

西太平洋中段位于欧亚板块、太平洋板块和印度洋板块的交汇处,是全球沟弧盆体系最为发育的地区,主要发育弧后盆地、弧前盆地和陆架边缘盆地。文中通过综合研究西太平洋中段17个盆地的大地构造背景、盆地的形成与演化和沉积特征后认为:(1)各类盆地的构造-沉积演化均经历4个期次。弧前盆地和弧后盆地的构造-沉积演化可分为俯冲期(K₂-E)、盆地发育期((Ｎ_１^１ -Ｎ_１³)、沉降期(Ｎ_１⁴-Ｎ_１⁵)和挤压期(N₂-Q):俯冲期发育火山岩和变质岩基底,局部为海相碎屑岩;盆地发育期以海相沉积为主,伴有火山活动,局部发育陆相沉积;沉降期以海相和三角洲相沉积为主;挤压期以三角洲相和海相沉积为主,局部发育河湖相沉积。陆架边缘盆地的构造-沉积演化也分为4期,分别为前裂陷期(K₂-E₁)、裂陷期(E₂-(E₃^１)、拗陷期(E₃²-Ｎ_１³)和沉降期(Ｎ_１⁴-Q):前裂陷期和裂陷期主要发育冲积扇—河流—湖泊沉积体系,火山活动强烈;拗陷期沉积环境由陆相向海陆过渡相演化;沉降期以海相和海陆过渡相沉积为主。(2)不同类型盆地的构造-沉积演化特征各不相同:弧前盆地构造以挤压和板块俯冲为主,平均沉积厚度为3.6,km,总体由海陆过渡相向陆相演化;弧后盆地构造受板块俯冲后撤和弧后洋壳扩张作用控制,平均沉积厚度为4.8,km,总体由海相向海陆过渡相演化;陆架边缘盆地构造呈下断上拗双层结构,平均沉积厚度超过10,km,总体由陆相演化为海相。     

海峡沉积研究进展*

海峡是不同于三角洲、陆架的一类独特沉积环境,具有特殊的沉积作用组合。海峡的形态多样,长度为几千米至数百千米,深度为几十米至上千米; 海峡由狭窄区域向两端逐渐过渡为相对开阔海区,开阔海区大多深度相比海峡更深; 海峡的狭窄区域横截面积小、流体流速最大,通常以侵蚀地貌为特征; 流体流经狭窄区域后,由于海峡横截面积增加,导致流速向两端开阔海区域锐减,并表现为沉积地貌。浅水海峡通常以潮流为最主要的沉积作用,其他的沉积物搬运方式包括单向的海流和重力流; 深水海峡则以海流和重力流为主。海峡高能区沉积以砾石滞留和发育交错层理为特征,低能区表现为泥质沉积并发育流水砂纹; 在低海平面时期,暴露的浅水海峡以河流沉积作用为主; 海平面上升过程中,河流逐渐演化为三角洲/河口湾、海湾和贯通的海峡。     

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。     

叠锥构造的特征及其成因机制: 进展与实例*

叠锥构造是纤维状矿物呈锥状嵌套分布的一类特殊沉积构造,自20世纪90年代以来一直是国际研究的热点,但中国对于叠锥构造的研究起步较晚,研究程度较低。文中详细总结了叠锥构造研究进展,并简要介绍了笔者于新疆托克逊凹陷、准噶尔盆地东部以及哈密盆地3处新发现的叠锥构造。叠锥构造的发育层系广泛,二叠纪末—三叠纪初以及三叠纪末—侏罗纪初发现的叠锥占绝大多数,揭示其可能与生物大灭绝有关;叠锥构造的形成环境较广,不能简单地将叠锥构造作为湖泊相或海相等的相标志。对新发现的叠锥构造初步分析后认为,叠锥构造为与生物(化学)作用有关的原生沉积构造,但对叠锥构造成因机制的深层次研究还需建立在叠锥构造纤维状矿物生长习性及其与形成环境和发育层系的耦合关系研究之上。     

冲积扇沉积构型研究进展*

冲积扇是发育于盆地边缘的一种重要的沉积相类型。近20年来,在冲积扇分布的控制作用、内部构型及储集层特征研究等方面取得了很大的进展:(1)深化了断层活动、物源岩性条件及不同级次基准面旋回对冲积扇沉积构型的控制作用机理;(2)建立了碎屑流主控、碎屑流与河流主控、河流主控的冲积扇以及末端扇的沉积构型模式;(3)分析了冲积扇沉积机制及沉积构型对储集层质量的控制作用。今后有必要充分应用水槽模拟实验、沉积数值模拟和探地雷达等先进技术,对冲积扇沉积过程、内部构型及储集层非均质性进行更为深入的研究。     

塔里木盆地中奥陶世一间房组沉积时期构造-沉积环境与原型盆地特征*

盆地原型研究有助于恢复盆地构造-岩相古地理和揭示盆山耦合,对油气勘探具有重要的指导意义。文中利用最新的钻井、地震及露头资料,以沉积相为研究实体,运用盆-山结合的思路,由点→线→面进行分析,重建了塔里木盆地中奥陶世一间房组沉积时期的构造-沉积环境,研究了原型盆地特征及性质。一间房组沉积时期,巴楚—塔中和塘南台内隆起为暴露剥蚀区;顺南—塘古巴斯—玉东台内洼地区发育低能的泥晶灰岩相;塔北和古城台地区发育大面积的台内颗粒滩相;柯坪台盆区发育深水瘤状灰岩—黑色页岩相;塔东深水盆地区经历了黑色页岩相→陆源碎屑浊积岩相的演变;库鲁克塔格—罗西台地区为继承发育的开阔台地相。该时期塔里木盆地构造-沉积格局具有由早奥陶世东西分异的台盆格局向晚奥陶世南北分异的隆坳格局过渡的特征,表现为塔西台地古地貌的分异和塔东深水盆地沉积性质的反转。该时期塔里木盆地整体具有克拉通内拗陷与边缘拗陷复合的性质,但在塔西克拉通内坳陷的南部叠加了前陆盆地的性质(塘南前隆和顺南—塘古巴斯—玉东后隆坳陷),在其西北部叠加了裂陷盆地的性质(柯坪克拉通边缘裂陷)。该时期塔里木盆地构造-沉积环境与原型盆地特征是其对周缘大地构造运动的响应。     

矿产沉积学:一个新的交叉学科方向*

矿产沉积学是一个沉积学与矿床学交叉而形成的新的学科方向。矿产沉积学属于应用基础学科,主要任务是应用沉积学(沉积动力学、流体动力学、物理化学、微生物沉积学等)的基本原理,探讨成矿元素的迁移—聚集机理和成矿颗粒的风化—搬运—沉积过程,从而恢复沉积矿产的古环境(沉积环境、古盐度、古碱度、古氧化还原条件)和形成背景(沉积盆地、古地理、古气候等),最终目的是确定矿床成因、成矿规律,建立成矿模式和找矿模型,进行成矿预测,为沉积矿产的找矿勘探提供科学依据。同时将成矿事件与重大地质事件相结合,揭示重大地质事件与成矿事件的耦合关系。     

碎屑岩沉积构型研究若干进展*

近10年来,国内外的沉积构型研究从之前的以精细表征为主扩展到成因机制分析。文中以同生逆断层控制的冲积扇、可容空间影响下的曲流河点坝、浅水缓坡背景下的三角洲指状砂坝以及大陆斜坡微盆地背景下的重力流沉积等为例介绍相关研究进展。(1)挤压盆地边缘复杂的同生逆断裂构造活动控制了冲积扇的构型要素类型、叠置样式、分布演化及定量规模,表现出有别于构造稳定条件下的冲积扇构型模式;(2)曲流河在可容空间较小的情况下可发育顺流迁移型点坝,表现出特殊的微相类型、分布样式及旋回特征,而随着A/S值的不断增大,曲流河点坝可由鳞片状逐步演变为条带状,最后变为点状;(3)浅水三角洲中可发育类似于河控较深水三角洲中的指状砂坝沉积,其平面形态、微相组合样式、定量规模等特征受气候、沉积物供给、沉积水体等多因素的影响;(4)大陆斜坡微盆地内部可发育重力流水道、朵叶体、块状搬运体等多种构型要素类型,不同构型要素的空间分布样式、定量规模及构型演化模式受复杂地形地貌及构造活动的影响较为明显。综合原型模型分析、沉积物理模拟及数值模拟开展系统的定量化研究,建立定量的、可预测的碎屑岩沉积构型模式,是今后碎屑岩沉积构型研究的发展趋势。     

青海湖近岸现代沉积滩坝主要类型及沉积特征*

滩坝是隐蔽油气藏最重要的沉积储集层类型之一,已成为陆相断陷盆地油气勘探的重要领域。现代沉积滩坝的研究是深入认识滩坝沉积相的有效手段。环湖考察研究发现青海湖近岸滩坝类型多样,主要发育了废弃三角洲前缘处滩坝、三角洲侧缘处滩坝、湖岸线拐弯处滩坝、开阔滨浅湖处滩坝和冲积扇改造处滩坝5种类型。通过对各种类型滩坝剖面的详细分层及沉积物室内矿物组成分析等,发现不同类型滩坝砂体沉积特征存在很大差异。整体而言,青海湖近岸滩坝沉积物粒度较粗,黏土含量低,结构成熟度较高,沉积构造多见平行层理、交错层理和冲洗交错层理,垂向上表现出上粗下细的反韵律特征。同时,选取了青海湖南岸规模较大的坝相,分别对坝主体、坝间和坝侧缘进行详细的探槽剖面分析,得出坝主体单旋回厚度较坝间和坝侧缘大,沉积物粒度也相对较粗,黏土含量最低,分选性也最好,是发育为隐蔽油藏最有利的区域。     

四川盆地及邻区寒武纪古地理与构造-沉积环境演化

四川盆地寒武纪台地滩相储集体是一套重要的油气勘探目的层,准确预测其发育部位、储集性能与分布规律是其油气勘探的重要基础,其中,寒武纪不同地质历史时期古地理与构造-沉积环境的研究是储集体预测的关键。根据野外实测剖面、钻井和测井分析、地震资料,应用活动论构造-古地理思想,在沉积地质条件、区域连井地层剖面,地层厚度与沉积相等分析的基础上,综合编制了寒武纪各个时期的构造-沉积环境图件,反映了四川盆地寒武纪的古地理特征及盆地演化。四川盆地寒武纪整体呈现西高东低、北高南低的古地理格局,西部发育潮坪和滨岸等碎屑岩沉积相,中东部发育缓坡相、台地相及台地边缘浅滩相等。沉积相在时空上的响应为由早寒武世梅树村期局限台地→筇竹寺期碎屑岩台地和深水盆地→早寒武世沧浪铺期滨岸-混积台地→早寒武世龙王庙期碳酸盐岩缓坡→中寒武世陡坡寺期蒸发局限镶边台地→中晚寒武世洗象池期成熟镶边台地的演化过程。其中,筇竹寺期为巨厚的烃源岩生成期;龙王庙期和洗象池期,为碳酸盐岩储集层发育的有利时期;龙王庙期及陡坡寺期发育的蒸发岩可形成良好的盖层。     

青藏高原松多地区温木朗蛇绿岩的发现及其地质意义

在藏南工布江达县松多地区温木朗沟发现了一套蛇绿岩,命名为温木朗蛇绿岩。温木朗蛇绿岩大地构造位置处于中冈底斯板块和南冈底斯板块的交界处。通过详细的野外地质调查和室内岩相学研究,温木朗蛇绿岩露头呈南北向分布,岩石端元包括蛇纹岩、超基性堆晶杂岩、变质辉长岩、变质玄武岩、绿片岩,各端元主要呈断层接触,变形变质较强;在蛇纹岩和变质玄武岩中均发现了花岗质片麻岩,在接触界线处存在冷凝边和烘烤边现象,推测其原岩为斜长花岗岩。温木朗蛇绿岩各端元出露相对齐全,是古特提斯洋壳残留的直接证据,对研究青藏高原古特提斯洋演化及冈底斯板块中部构造演化具有重要意义。     

四川盆地及邻区晚震旦世古地理与构造—沉积环境演化

利用最新的地震资料、探井资料及区域地质资料等,结合前人的研究成果,建立四川盆地及邻区晚震旦世区域地层格架,编制晚震旦世各沉积时期构造—沉积环境图,并探讨构造—沉积演化过程。研究认为,四川盆地及邻区晚震旦世构造—沉积环境展布受基底构造限制,并具一定继承性。晚震旦世开始大规模的碳酸盐岩台地沉积,整体来看自西向东海域环境由浅变深,由古陆过渡至碳酸盐岩台地、向东至台地边缘—斜坡沉积泥质岩,至深水盆地相沉积硅质岩,各相带总体呈南西—北东走向。上震旦统灯影组一段（简称灯一段）沉积时期—灯二段沉积中期为填平补齐沉积充填过程;灯二段沉积时期末—灯三段沉积期在克拉通内拗陷盆地基础上初步形成了平缓的克拉通内部隆起;灯四段沉积时期伴随着海平面的下降,碳酸盐岩台地边界整体向东迁移。灯二、灯四段沉积时期末受桐湾运动两期抬升的影响,川中部分地区形成岩溶不整合面,盆地西部灯三、灯四段遭受强烈剥蚀。灯影组是四川盆地及邻区重要的油气储集层。     

勉略构造带构造变形过程及其地质意义

勉略构造带是印支期华北板块与扬子板块碰撞,并叠加后期陆内变形作用形成的复杂蛇绿构造混杂岩带,勉略构造带的形成演化对全面理解秦岭造山带构造演化具有非常重要的研究意义.本文以勉略构造带广泛发育的褶皱、断裂等构造现象为研究对象,通过详细的构造解析和古应力反演,揭示出勉略构造带经历三期构造变形:D1期变形为NW-SE向挤压,以发育轴面直立的紧闭同斜褶皱和高角度逆断层为特征,形成于早—中三叠世华北与扬子两大块体碰撞阶段;D2期变形为NE-SW向挤压,主要发育左行走滑剪切变形,叠加于早期构造形迹之上,构造带内普遍发育东西向近水平拉伸线理,局部发育倾竖褶皱,形成于晚三叠世—中侏罗世,该阶段秦岭造山带由早期的碰撞转为陆内变形,沿东西向断裂带发生大规模左行走滑;D3期变形为N-S向挤压,在晚侏罗世—白垩纪多向汇聚构造体制下,勉略构造带受南北向挤压,形成一系列共轭剪切断裂,该期断裂切割前两期构造变形,区域上表现为北侧的大巴山、西秦岭向南逆冲推覆,扬子北缘沿米仓山一带向北楔入秦岭造山带,形成向南突出的大巴山弧形逆冲推覆构造带、西秦岭武都-舟曲弧形构造带和一系列北东、南西走向的共轭剪切断裂系.     

塔里木盆地关键构造变革期不整合特征及其地质意义

塔里木盆地自奥陶纪以来,先后经历了加里东中期Ⅰ幕、加里东中期Ⅲ幕、海西早期、海西晚期、印支期、燕山中期及燕山晚期--喜马拉雅期等7 次关键构造变革期,并且形成7 个重要不整合界面,这些不整合具有各自不同的类型和特征。通过地震剖面识别、测井分析和岩心观察等手段分析,认为这些不整合面现今在盆地内主要表现为平行不整合、叠合不整合、褶皱不整合、断褶不整合、古岩溶和古侵蚀不整合。随着盆地的演化,这些不整合面在几何形态、空间位置和时间上不断发生变化。根据这些变化,认为塔里木盆地这些主要不整合在几何形态上具有叠合、复合特征,空间上具有分层、差异的特征,时间上表现为迁移特征。不整合与所经历的构造运动强弱,剥蚀时间长短,沉积时的气候、环境有着密切关系     

中美洲俯冲带南段上覆板块沉积物化学组分及其地质意义

在剥蚀型汇聚板块边缘,俯冲输入板块剥蚀上覆板块并将剥蚀物质带入俯冲隧道,随后,这些剥蚀物质与俯冲板块物质一同参与了俯冲带浅部与深部地幔的地球化学循环。构造地质学和地球物理研究显示中美洲俯冲带南段是典型的俯冲剥蚀型汇聚板块边缘,这为研究上覆板块俯冲剥蚀物质是否参与俯冲带物质循环过程提供了天然的实验室。由于目前仍然缺乏对该俯冲剥蚀机制的地球化学制约,综合大洋钻探计划(IODP) 344航次对中美洲俯冲带南部哥斯达黎加西部的俯冲板块和上覆板块开展了钻探工作,并获取了系统的岩芯样品。本文对IODP344航次取自上覆板块中陆坡和上陆坡的U1380和U1413站位中沉积物中的粗碎屑层位样品,开展了系统的主、微量元素与Sr-Nd-Pb-Hf同位素地球化学研究。这些沉积物粗碎屑层位组分与加勒比大火成岩省基底相似,指示它们可能来自加勒比大火成岩省基底在弧前出露的区域,可以代表上覆板块基底被俯冲剥蚀的物质组成。研究进一步探讨了晚中新世中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩的成因,并指出上覆板块底部被剥蚀物质参与了中美洲俯冲带南部大陆弧火山岩岩浆过程,这为中美洲俯冲带南部存在俯冲剥蚀过程提供了直接的地质学证据。     

新疆索尔库都克铜钼矿床锆石SHRIMP年代学及其地质意义

本文对东准噶尔北缘索尔库都克铜钼矿区出露的含矿粗面英安斑岩、粗面斑岩及赋矿围岩安山玢岩进行了详细的SHRIMP锆石U-Pb年代学研究,结果表明:安山玢岩的成岩年龄为411±4Ma,为早泥盆世,表明该矿的赋矿地层应为下泥盆统托让格库都克组;含矿粗面英安斑岩和粗面斑岩成岩年龄分别为387.6±1.8Ma和383.8±1.7Ma,限定索尔库都克铜钼矿床的成矿时代可能为中泥盆世末,并可能经历了晚石炭世的叠加成矿过程。索尔库都克铜钼矿床含矿斑岩的成岩时代与东准噶尔北缘地区斑岩-矽卡岩型矿床含矿斑岩的主体成岩时限(390~375Ma)一致,表明东准噶尔北缘地区构成一条斑岩-矽卡岩Cu-Mo成矿带。     

黑龙江东风沟金矿赋矿岩石地球化学特征及其地质意义

东风沟金矿床位于东宁县老黑山晚古生代断陷盆地内。围岩蚀变类型主要为硅化、碳酸盐化、绢云母化和绿泥石化。赋矿岩石地球化学研究表明,赋矿岩石主要为一套英安质、流纹质火山岩,属于高硅、低碱钙碱性系列岩石(σ3.3)。Rb、Ba、K、Pb等大离子亲石元素(LILE)相对富集,Nb、Ta、P、Ti等高场强元素(HFSE)相对亏损;轻稀土元素(LREE)相对重稀土元素(HREE)轻度富集。Nb/Ta值(平均14.7)和Zr/Hf值(26.23~38.37)显示岩浆具有壳源特征,形成于与俯冲带有关的陆缘环境,与库拉板块俯冲关系密切。     

华北东部中生代构造格局转换过程中的深部作用与浅部响应

华北晚中生代构造岩浆岩带作为一个新的构造格局,以其鲜明的ＮＮＥ走向跨在古域不同的构造单元之上。在华北东部清楚地保留了标志早中生代格局转换过程的各种信息。本文所列举的晚三叠世超镁铁－－镁铁质和碱性侵入岩、堆晶岩、麻粒岩就是下地壳底部壳幔相互作用的产物;早－－中侏罗世的辉绿岩岩墙群、玄武岩粗岩系列的火山岩是中、上部地壳岩浆的表现,与此同时的受裂陷槽控制的含煤类磨拉石及火山磨拉石建造则是表的响应。由沉积