辽宁北部秀水盆地下白垩统义县组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

为查明秀水盆地烃源岩层位形成时代,对侵位到秀D1井义县组三段沉积地层中的次火山岩样品和地表发育的义县组火山岩样品,分别进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得火山岩同位素年龄值为121.5±1.2~121.3±3.5 Ma,时代为早白垩世。通过与区域相同时代火山岩同位素年代学对比研究表明,秀水盆地火山岩形成时期为义县组末期火山活动。秀水盆地义县组末期火山岩年龄的确定,不仅确定了义县组末期火山岩形成的上限年龄（121.3 Ma）,同时也确定了秀水盆地主力烃源岩层位（义县组三段）的上限年龄（约121 Ma）。明确了义县组三段沉积层作为辽宁西北地区重要的油气勘探目的层系,为松辽盆地外围断陷盆地群油气勘探提供了新的目的层系。     

义县组研究的新认识

辽西地区义县组是一套中生代陆相火山-沉积岩系,主要由中-基性火山熔岩、火山碎屑岩及湖泊相(包含少量的河流相)沉积岩构成。依据火山活动的规律性,将义县组划分为4个岩性段,自下而上为：底砾岩 基性-中基性火山岩段;湖相沉积(或称珍稀化石层)岩 中性、酸性火山岩段;基性、中基性-酸性、偏碱性火山岩段和砾岩(包括沉火山角砾岩) 中酸性、偏碱性火山岩段。义县组中包含6个化石层位,其中义县组一段的底砾岩和基性、中基性火山岩的(沉)凝灰岩中产有丰富的以鹦鹉嘴龙为主的古脊椎动物化石;二段的湖相沉积岩中含有大量热河生物群化石,包括著名的中华龙鸟、孔子鸟和辽宁古果等珍稀化石,是义县组的最主要化石产出层位,且湖相化石层基本上为同一时期的产物。根据化石研究和同位素测定结果,将义县组的时代定为早白垩世。     

内蒙古赤峰敖汉旗地区义县组地层划分与对比

内蒙古赤峰敖汉旗地区属于宁城-捣格朗营子火山喷发带北段。通过实测剖面和大比例尺地质调查,确定敖汉旗地区中生界以火山岩为主的地层为义县组,并将其进一步划分为4个岩性段:一段由复成分砾岩和含砾粗砂组成,二段由酸性流纹质火山岩组成,三段由一套安山质的火山岩及沉积相的凝灰质砂砾岩等组成,四段由中性偏碱性的粗面英安质火山岩组成。本区各段火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,敖汉旗地区义县组火山活动时限为127.7~121.6Ma。该结果与北部阜新-义县盆地义县组标准剖面年龄可对比。依据岩石组合特征、同位素测年结果,敖汉地区义县组可以与标准剖面的中部对比,缺失可与标准剖面上部对比的层位。     

辽宁西部兴城曹庄地区义县组岩石地层序列及锆石U-Pb年龄

辽宁西部兴城曹庄地区属于"中生代锦西—锦州—义县—阜新火山喷发带",晚中生代地处阜新—义县盆地的西南端。通过实测剖面和大比例尺调查,确认曹庄地区中生代以火山岩为主的地层可划归义县组,并进一步将其划分为3个岩性段:下段(K_1y~1)由砂砾岩和中性-中基性火山岩组成,中段(K_1y~2)由湖相沉积岩和中性火山岩组成,上段(K1y3)由中性、偏碱性火山岩组成。对尖山剖面火山岩和火山碎屑岩中的锆石采用LA-ICP-MS方法进行的U-Pb测年表明,剖面上义县组下段和中段的年龄分别为131.5±1.4 Ma和129.2±1.0 Ma,次火山状侵位于下段的粗面安山岩加权平均年龄为126.0±1.2 Ma,该结果与北部阜新—义县盆地义县组标准剖面年龄一致。依据火山-沉积序列对比关系,曹庄地区的义县组可以与标准剖面的中、下部对比,但缺失可与标准剖面义县组上部对比的层位,显示该时期火山喷发中心更靠近阜新—义县盆地。     

辽西北票地区义县组地层层序与化石层位

辽西北票地区义县组是一套中生代火山-沉积地层.义县组火山活动具有明显的旋回性特征,主要由下部基性-中基性火山喷发-沉积旋回和上部酸性、偏碱性火山活动旋回组成.具体可划分6个岩性段,自下而上分别为底砾岩段,基性、中基性火山岩段,湖相沉积岩段,酸性、偏碱性火山岩段,上部基性火山岩段和顶部砾岩段.义县组底砾岩段和基性、中基性火山岩段的沉凝灰岩中产有丰富的以鹦鹉嘴龙为主的古脊椎动物化石.湖相沉积岩段含有大量热河生物群化石,包括著名的中华龙鸟、孔子鸟和辽宁古果等珍稀化石,该层位记录了侏罗-白垩纪界限附近重大的生物演化事件.     

辽宁北票地区义县组地层划分与对比

辽宁北票地区义县组是一套中生代陆相火山-沉积岩系,主要由中-基性火山熔岩、火山碎屑岩及陆相沉积岩构成.依据火山活动的规律性,将本区义县组划分为4个岩性段,自下而上分别为:一段:底砾岩、基性-中基性火山岩段;二段:湖相沉积(或称珍稀化石层)岩段;三段:基性火山岩段;四段:砾岩段.其中,义县组一段产丰富的以鹦鹉嘴龙为主的古脊椎动物化石.二段产大量热河生物群化石,包括著名的中华龙鸟、孔子鸟和辽宁古果等珍稀化石,是义县组最重要的化石产出层位.从西向东,义县期火山活动具明显的由早到晚、由基性-中性-酸性(偏碱性)的演化特征.     

辽西建平马场义县组火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

辽西建平马场地区出露大量的义县组火山岩,通过对其剖面测制研究发现,义县组火山岩可分为早、中、晚三期。对不同时期火山岩样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb 测年,获得本区义县组早期火山岩形成年龄为(127.7±1.8)~(124.3±1.8)Ma,中期火山岩形成年龄为(122.3±1.4)~(121.8±1.3)Ma,晚期火山岩形成年龄为(114.9±1.8)Ma,时代均为早白垩世。通过与义县-北票、阜新-彰武、凌源-建昌地区的义县组对比得知,本区火山岩开始活动较晚,属于义县组活动的中-晚期;其年代学特征显示辽西各个地区义县组顶、底界是不等时的,是形成于太平洋板块向欧亚大陆俯冲后的伸展环境中。     

辽西义县组火山岩:拆沉作用还是岩浆混合作用的产物?

通过对所有已发表的辽西义县组火山岩数据进行系统的主、微量元素和同位素分析,发现义县组火山岩以中基性为主,其上部层位中酸性组分增多.其高的Mg#值和埃达克质特征并不是原始岩浆本身的性质,不能作为下地壳拆沉作用的有力证据.义县组火山岩的基性部分主要来自于受洋壳俯冲作用改造过的岩石圈地幔,并存在与古老下地壳来源的熔体不同程度的混合作用.因此.义县组火山岩是岩浆混合作用的产物而非下地壳拆沉作用的产物.底侵的下地壳也参与了义县组火山岩的形成,但软流圈组分的参与有限.     

辽西北票—义县地区义县旋回火山岩的岩石化学特征

辽西地区是中国中生代火山岩主要分布区之一。义县组分为4个岩性段。义县火山旋回可分为4个亚旋回。第一亚旋回分为4个小旋回。从早期至晚期，义县旋回火山岩逐渐由基性向中基性、中性和酸性演化，火山岩岩石组合为基性岩-中性岩-酸性岩组合，从北票-义县，火山活动显示了由老到新的迁移性。主要氧化物关系表明岩石的SiO2与K2O呈正相关，SiO2与MgO、CaO、FeO Fe2O3呈负相关。TAS图解反映了火山岩较高碱度的总体特征，硅-碱关系图和AFM图解反映了火山岩属于亚碱性系列中的钙碱性系列岩石，在SiO2-K2O关系图上，绝大部分样品落于高钾钙碱性系列区内，少量落于钾玄岩系列区，因此义县旋回火山岩以高钾钙碱性系列岩石为主，部分为钾玄岩系列，表明岩石富钾。义县旋回火山岩具有大陆板内火山岩的基本特征。     

辽西地区义县组岩相古地理特征

义县组广泛发育于辽西地区晚中生代盆地中,为一套以陆相火山喷发为主,夹多层沉积岩层的火山--沉积岩系。其沉积层中富含热河生物群化石。通过岩相古地理和火山岩相等研究方法,把义县组自下而上分为4个岩性段,各段的岩相特征为:一段主要为河流相,由复成分细砾岩组成;二段湖泊相广泛分布,形成了一套含珍稀化石的湖相沉积层;三段以河流相为主;四段为湖泊相、河流相和冲积扇相,均小面积发育。4个岩性段均不同程度发育火山岩相(包括各火山亚相)。与土城子期对比,义县期的古地貌不会高于土城子时期,古水流主要来自火山盆地坳陷湖的四周。     

辽西建昌盆地义县组上部英安岩的40Ar/39Ar年龄及其地质意义

建昌盆地义县组可分为两部分：下部以巨厚的沉积层为主,自下而上称为要路沟层、罗家沟层,局部地区沉积层之下有中基性火山岩;上部（罗家沟层之上）为酸性、中酸性火山岩系夹沉积层.罗家沟层与义县-北票地区尖山沟（砖城子）层可进行生物地层学对比.对义县组上部的一件英安岩样品进行40Ar/39Ar年代学研究,获得年龄为120 Ma,应与义县地区义县组顶部火山岩（金刚山层之上）对比.建昌地区义县组顶、底均可与义县地区大致对比.     

阜新盆地早白垩世火山成因古潜山油气藏的发现及成藏机制

在阜新盆地中北部西缘FY-2井钻遇的下白垩统义县组首次发现火山成因古潜山油气藏,但其储层发育类型及油气成藏机制仍不明确。本文利用岩石学、地震识别、U-Pb定年、储层物性评价、生物标志化合物等手段,开展阜新盆地下白垩统义县组火山岩油气成藏机制研究。阜新盆地钻孔揭示的义县组岩石组合划分为火山碎屑岩(火山角砾岩-凝灰岩)、火山熔岩(玄武安山岩-玄武岩)、沉火山碎屑岩(凝灰质砂岩)3种类型,呈现出中酸性到中基性的多期次岩相序列演化,锆石U-Pb定年指示中酸性火山碎屑岩形成于124.8 Ma;义县组火山成因古潜山在地震剖面上表现出杂乱反射特征,古潜山岩体厚度超过800 m。义县组发育的粗安质角砾岩为中等—较好的火山碎屑岩储层类型,含油厚度为7.25 m,孔隙度为5.36%,渗透率为0.026×10^-3μm²,储层孔隙类型以岩屑内溶蚀孔为主。生物标志化合物的油-源对比结果表明,义县组火山岩系原油与下白垩统九佛堂组下段湖泊相烃源岩具有相似的母质来源、水体盐度、降解程度及热成熟度,指示火山岩储层中油气来源于侧向接触的九佛堂组下段优质烃源岩。本文认为阜新盆地义...     

辽西北票孔子鸟Confuciusornis的层位及年代

北票－义县上侏罗统张家口组和大北沟组，火山岩^40Ar-^39Ar年龄143．9Ma；重新厘定的义县组下部率武岩段，年龄137－129Ma，上部安山岩段，年龄126－120Ma；并确证四合屯一带孔子鸟Confuciusornis化石层就是金刚山组，年龄为123－120Ma。综合燕辽地区生物化石、同位素年龄和层位，Confuciusornis应归属早白垩世。     

辽西地区白垩纪张老公屯组火山岩的层位及时代

辽西地区白垩系义县组之上存在一期火山喷发活动已得到大多数学者的认可,但其所属层位仍有争议,主要有4种意见：位于孙家湾组之上;位于孙家湾组与阜新组之间;位于九佛堂组与阜新组之间,与沙海组层位相当;位于沙海组与九佛堂组之间.根据野外出露情况、区域分布特征及同位素年代资料等,认为该期火山岩位于孙家湾组之下,覆盖于义县组、九佛堂组、沙海组、阜新组等不同层位上,同位素年龄为97~106 Ma,属早白垩世晚期.     

北票—义县地区义县组岩石地层特征

北票-义县地区的义县组地层是一套火山-沉积地层,其中火山岩地层占80%以上,具有四个火山作用亚旋回,第一亚旋回以基性-偏碱的基性-中基性火山作用为特征,第二亚旋回以中基性-酸性的火山作用为特征,第三亚旋回以基性-中性火山作用为特征,第四亚旋回以中酸性火山作用为特征;义县组火山-沉积地层包含至少7个沉积夹层,可以进一步归纳为四套沉积层,即底砾岩层、下部火山岩中的沉积夹层、中部湖相沉积层和上部河湖相沉积层,沉积层中生物化石主要集中在3个主要层位.综合火山岩的旋回性特征,岩石组合、岩石产出特征,不同岩石组合的上、下接触关系和岩石形成环境的分析结果,结合同位素年代学及生物地层学的研究成果,区内义县组被划分成了4个岩性段.同位素年龄数据显示义县组时代为早白垩世,其形成年龄介于135~120Ma之间,含中华龙鸟、孔子鸟和辽宁古果等珍稀化石的湖相沉积层是在125~127Ma之间形成的.     

辽宁兴城尖山地区中生代火山机构及其特征

辽宁兴城地区主要发育义县组火山岩系,根据实测剖面,结合火山构造及岩石学研究结果,将尖山地区义县组火山岩划分为火山碎屑岩、熔岩、沉火山岩、沉积岩及次火山岩,绕尖山子火山口呈环带状分布。据地形地貌、火山构造、岩性岩相分布确立了尖山火山机构,其火山岩相从爆发崩塌相→爆发空落相→喷溢相→侵出相→喷发沉积相→潜火山岩相,记录了火山活动从发生、发展到终结的过程。     

辽西阜新—彰武—黑山区白垩系火山岩U-Pb同位素年龄、层序和找煤研究

研究区中、新生代火山喷发作用频繁,火山岩分布广泛,火山、沉积地层命名不一,层位及其与主要含煤地层的关系存在争议。通过对区内义县组、吐呼噜组、冮台山组、榆树沟组、大兴庄组和大凌河组等火山岩的野外调查研究和采样,用SHRIMP法进行了U-Pb同位素年龄测定,得出仅1块样品年代属古近纪,其他10块样品的U-Pb同位素年龄都在115.5～132Ma,且大多数集中在125～127Ma,时代应属早白垩世中期。早白垩世火山-沉积岩系按岩性、岩相和层序自下而上可分为4个喷发-沉积旋回:义县组-金刚山组旋回、吐呼噜组-九佛堂组旋回、榆树沟组(冮台山组)旋回和沙海组-阜新组旋回。义县组总体为裂隙式喷发的玄武安山岩、粗安岩和粗面岩夹湖相沉积岩,吐呼噜组为中心式喷发的英安岩,冮台山组为裂隙式玄武安山质潜火山岩,金刚山组和九佛堂组是火山喷发间歇期的湖相沉积,沙海组、阜新组是火山活动期后的含煤沉积。研究区东部彰武—黑山一带广泛分布的大兴庄组火山岩与阜新盆地南部义县县城附近义县组火山岩的年龄相当,都比主要含煤地层八道壕组(沙海组)的时代要老,而所谓覆盖在含煤地层之上的晚白垩世大凌河组火山岩实际是早白垩世火山岩,时代比含煤地层更老,据此否定了火山岩覆盖之下寻找早白垩世煤的希望。     

辽西早白垩世义县组火山夺的起源及壳幔相互作用

对燕山造山带辽西早白垩世义县组火山岩的Nd,Sr,Pb同位素分析，作者认为义县组火山岩起源于岩石圈地幔的部分熔融，岩浆在上侵过程中发生了结晶分异和同化混染作用，即AFC过程。与新生代汉诺坝玄武岩中的中生代镁铁质麻粒岩捕虏体和太古代片麻岩对比研究，发现义县组火山岩与这些镁铁质麻粒岩捕虏体有许多地球化学相似之处，而与长英质麻粒岩捕虏体和太古代各种片麻岩差别较大。作者认为早白垩世燕山板内造山带发生了强烈的岩石圈伸展作用，辽西义县组火山岩和汉坝新生代玄武岩中的镁铁质麻粒岩捕虏体均为这一构造背景下的产物，它们属于幔源岩浆喷发与大规模玄武zh质岩浆底侵作用形成的“同质异相体”。     

辽宁北部秀水盆地义县组地层划分的地球物理响应特征

通过采用地表地质调查、钻孔岩心编录、地球物理测井、二维地震等多种技术手段,综合运用岩石地层、测井曲线、二维地震和钻井资料标定相结合的研究方法,将以辽法地1井、秀D1井为代表的义县组划分为4个岩性段,即：一段（K₁y¹）基性火山岩段,二段（K₁y²）火山岩夹沉积-火山碎屑岩段,三段（K₁y³）沉积岩段,四段（K₁y⁴）酸性火山岩段.4个岩性段和界面在露头、钻井岩心、测井曲线、地震等资料上的特征明显.重、磁、电剖面联合反演综合解释推断及井震标定后的地震反射特征均表明下白垩统义县组4个岩性段在空间上具有一定的展布特征和分布规律.     

辽西早白垩世义县组火山岩的起源及壳幔相互作用

对燕山造山带辽西早白垩世义县组火山岩的Nd,Sr,Pb同位素分析,作者认为义县组火山岩起源于岩石圈地幔的部分熔融,岩浆在上侵过程中发生了结晶分异和同化混染作用,即AFC过程.与新生代汉诺坝玄武岩中的中生代镁铁质麻粒岩捕虏体和太古代片麻岩对比研究,发现义县组火山岩与这些镁铁质麻粒岩捕虏体有许多地球化学相似之处,而与长英质麻粒岩捕虏体和太古代各种片麻岩差别较大.作者认为早白垩世燕山板内造山带发生了强烈的岩石圈伸展作用,辽西义县组火山岩和汉诺坝新生代玄武岩中的镁铁质麻粒岩捕虏体均为这一构造背景下的产物,它们属于幔源岩浆喷发与大规模玄武zh质岩浆底侵作用形成的"同质异相体".