德国北部盆地晚侏罗世沉积环境及古气候分析*

德国北部盆地上侏罗统广泛发育,但野外露头地层普遍出露不全。Hildesheimer Wald地区Wendhausen 6井和Süntel山地区Eulenflucht 1井完整钻遇了上侏罗统牛津阶和启莫里阶地层,为分析该区晚侏罗世沉积演化过程及其所反映的古环境变化规律提供了丰富的资料。通过岩心描述和岩石薄片镜下观察,根据不同层段的颗粒成分、生物组合特征、沉积结构和构造等特征,在2口井的岩心中共划分出14个岩石类型,分别形成于碳酸盐岩斜坡和三角洲环境。建立了该区牛津阶和启莫里阶垂向沉积演化序列,垂向上由Heersum组到Süntel组,沉积环境逐步由外陆棚、内陆棚、临滨过渡到了开阔台地、潮坪环境,表现出了相对海平面降低的进积过程。同时对不同沉积相中保存较好的以低镁方解石为主要成分的牡蛎壳进行原位Mg/Ca值(古温度指标)测试,得出该区牛津期至启莫里期总体表现出了古气候变暖的趋势,且共有3次气候变暖过程。这一古气候变化与由沉积相分析得出的古气候变化一致,且同苏格兰、俄罗斯台地古温度变化趋势有很好的对应关系,表明古气候是控制该区沉积演化的一个重要因素,且牡蛎壳Mg/Ca值可以做为一个古气候指示指标应用于其他地区的古气候分析中。     

柴达木旺尕秀煤矿东南晚侏罗世—早白垩世风成砂古风向及古地理意义

柴达木盆地是我国西部地区的主要含油气盆地之一,对其油气勘探和基础地质研究工作已有70余年的历史,取得了大量研究成果,但柴达木中生代原型盆地恢复及构造演化等问题仍存在着诸多争议,影响了盆地的油气勘探进程。项目组对现今柴达木盆地周缘中生代地层开展沉积学、岩石学、沉积相分析等综合地质调查研究,在位于德令哈至都兰国道旺尕秀煤矿东南10 km山沟内原白垩系犬牙沟组地层中,发现一套滨浅湖相风成砂沉积。对其进行1∶100沉积构造厘定和岩石特征剖面实测研究后发现,剖面上发育典型的大型板状斜层理、颗粒流(grain flow)和下降流(fall flow)风成砂构造,并且伴生大量虫迹(traces)、潜穴(burrows)、泥裂和液化弯曲层理潜水位线之下的滨浅湖相沉积构造。同时采集大量组板状交错层理、斜层理等沉积构造古风向产状数据,室内利用古风向数据校正、玫瑰花图绘制进行系统研究,结果显示犬牙沟组风成砂沉积时期应盛行西风和西北风,与中国北方晚侏罗世—白垩纪时期区域研究资料一致。犬牙沟组垂向上显示了风成与水成交互—风成主导—水成主导的变化趋势,表明干湿波动性气候的存在。前人研究认为风成沉积是重要的油气储层,柴达木中生代盆地新发现的一套滨浅湖相风成砂沉积,对于盆地油气勘探有着重要的意义,且能为柴达木中生代盆地原型盆地恢复及构造演化研究提供帮助。     

地球化学记录揭示的柴达木盆地北缘地区中—晚侏罗世古环境与古气候

沉积岩的地球化学特征是古环境变化良好的示踪剂,柴达木盆地北缘地区侏罗系记录了中国西北地区古环境、古气候演化的重要信息。本研究通过对柴达木盆地北缘地区大煤沟侏罗系标准剖面沉积岩的元素地球化学分析,尝试恢复了研究区中—晚侏罗世的古环境特征。结果显示:(1)研究区中—晚侏罗世以富氧的浅水环境为主,仅在短期内出现较深湖相沉积;整体上侏罗纪湖盆水体盐度较低,而部分层段沉积物盐度增大系降雨量相对减小导致。(2)基于多元地球化学参数建立的古气候演化曲线表明,中—晚侏罗世柴达木盆地北缘地区古气温、古湿度均在一定幅度内频繁变化;自中侏罗世晚期开始,研究区古气候开始由温暖潮湿向炎热干旱转变,至晚侏罗世进入了干热环境主导的阶段。多元地球化学参数剖面的建立为中国西北地区中—晚侏罗世"干热化事件"和区域古气候的研究对比提供了新的证据和材料。     

1929—1930年中国极端冷冬事件的重建*

气候变暖背景下,极端寒冷事件仍有发生且常伴随严重的经济、社会影响,需要更为深入的研究。1929—1930年极端冷冬事件作为增暖背景下的极端冷事件,对其研究相对缺乏。通过收集并分析民国时期的气象器测资料和报刊资料,对1929—1930年中国极端冷冬事件进行探讨。结果表明: (1)本次冷冬的空间范围包括华北地区、长江流域(重庆至入海口段)和北疆地区,西北地区可能存在冷冬;寒冷的核心时段为1929年12月到次年1月。(2)本次冷冬时空范围内的地区月平均气温极端性强,华北、长江流域的12月份均温都超过十年一遇的冷事件水平,长江流域、北疆地区的1月份均温均超过五十年一遇水平;但月最低气温的极端性较弱,大部分站点月的最低温达到五年一遇水平,部分站点月超过十年一遇水平。(3)本次冷冬至少经历了7次区域性或全国性的降温事件,其中有3次降温事件达到全国性寒潮事件标准,时段分别为12月1—5日、12月16—20日和1月1—5日;其中第1次和第3次是影响中国的典型中路寒潮路径,第2次降温过程的时空特征不显著。(4)综合本次冷冬前旱后涝气候特点、该时段内ENSO(厄尔尼诺-南方涛动)指数的变化以及前人对ENSO和中国气候变异的关系研究,推测1920s末到1930s初期的气象灾害很大程度受影响于ENSO事件。     

塔里木盆地乌什凹陷西部石炭系—二叠系沉积演化*

根据野外露头剖面,结合区域地质资料,对塔里木盆地乌什凹陷西部的石炭系—二叠系沉积演化进行了分析。乌什凹陷西部在石炭纪夹于南天山残留海盆地和柯坪—温宿隆起之间,其地层和沉积与塔里木盆地内部有较大差异。早石炭世早期,本区为碎屑岩和碳酸盐岩混积的浅海陆棚环境,以索格当他乌断裂为界,早期的柯坪—温宿隆起控制了该时期的沉积作用。早石炭世晚期,本区首次海侵,早期的柯坪—温宿隆起部分被淹没,并伴随着强烈的构造沉降,形成半深水斜坡环境,沉积了一套以库鲁组和索格当他乌组为代表的近端—远端浊积扇的复理石沉积,并一直持续到晚石炭世早期。晚石炭世晚期,本区又一次规模较大的海侵,柯坪—温宿隆起大部分被淹没,原隆起区为开阔海台地环境,北部和西部边缘发育典型的台地边缘相生物礁,向北延伸可达乌什北的克孜布拉克地区,再向北为礁前斜坡和浅海陆棚环境,并持续到中二叠世早期。中二叠世以后,伴随周缘地区大规模的陆内火山喷发,该区发生大规模海退。晚二叠世末,随着塔里木板块与中天山地块的拼合以及海西期天山造山带的形成,南天山洋消失,结束了海相沉积,进入了陆相沉积阶段。     

塔里木盆地中央隆起区上寒武统—下奥陶统白云岩地球化学特征及白云石化流体演化规律*

以详细的岩石学研究为基础,综合利用碳、氧、锶同位素等地球化学资料,深入分析了塔里木盆地中央隆起区上寒武统—下奥陶统白云石化流体演化规律以及白云岩成因机制。结果表明,上寒武统白云岩主要由泥晶—粉晶白云岩、微生物白云岩和(残余)颗粒白云岩等原始结构保留较好的白云岩构成,其C、Sr同位素与同期海水相近,O同位素值偏正,属于同生/准同生期与轻微蒸发海水有关的白云石化的产物;下奥陶统白云岩以细晶自形—半自形白云石为主,原始结构保留差,其C、Sr同位素与同期海水近似,但O同位素值略微偏负,主要为浅埋藏期白云石化的产物。部分早期白云岩在中—深埋藏过程中受埋藏重结晶和构造—热液白云石化的影响,形成细晶—粗晶他形白云岩和缝洞鞍形白云石充填物,该阶段白云石化流体主要来自于地层内封存的海源流体、深部热液以及蒸发岩层间热卤水,多期多源流体的共同作用导致该类白云岩具有较宽的Sr同位素组成和明显负偏的O同位素值。总体上,研究区白云岩具有早期形成(近地表到浅埋藏期大规模交代)、中期加强(中—深埋藏期部分重结晶)、晚期改造(热液局部调整)的整体演化趋势。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

年代古地理学: 理论与实践*

古地理学研究和探讨的是地质历史时期的地表环境,是构造—环境(气候)—物质相互作用的产物。传统的古地理学及相应的构造古地理、生物古地理学等对大地构造演化及古大陆重建、油气勘探等起到了重要的作用。随着地球演化的深入研究,在多层圈的相互作用,特别是古气候、古环境等研究基础上,需要有机地把地表环境和构造环境相结合,并且综合考虑深层及浅层地质过程对古地理格局的形成和演化的制约。在传统的古地理学基础上,提出一个新的学科——年代古地理学,用以研究和探讨地质历史时期的地表过程。该学科是精细的同位素年代格架下的不同动力学—运动学—物质迁移—环境变迁形成古地理的研究,或者物质—力学—环境(气候)相互作用下的古地理格局的研究。旨在研究和探讨地表过程,亦即形成地表环境的过程,强调同一时间的多元性、不同空间的差异性和不同尺度的穿时性。文中以近年来研究的台湾、扬子及华北克拉通等地区的精细时间尺度下的古地理环境为例,进一步剖析年代古地理学对于重新理解和认识古构造格局演化的重要性。     

狮泉河—永珠—嘉黎构造带中西段硅质岩地球化学特征及其沉积环境

放射虫硅质岩为蛇绿岩的上覆沉积盖层,其地球化学特征可以帮助探讨蛇绿岩的形成环境和沉积盆地的构造-古地理演化。对狮泉河—永珠—嘉黎构造带西段古昌蛇绿岩中的硅质岩进行了详细的地球化学分析,并与拉果错和果芒错硅质岩进行了对比研究,以探讨它们的成因及沉积环境。古昌硅质岩SiO₂含量较低,Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.87~0.95,为非热液成因硅质岩,稀土配分模式整体为轻稀土略亏损的左倾曲线,具有明显的负Eu异常,基本无Ce异常,Y/Ho比值为21~24,Ti/V比值为220.67~862.02,V/Y比值为0.05~0.29,沉积于大陆边缘环境。对比分析发现,拉果错硅质岩具有与古昌硅质岩相似的特征,而果芒错硅质岩显示了一定大洋盆地硅质岩的特征,并且受到轻微热液作用影响,可能形成于一个更加成熟开阔的洋盆之中。综合蛇绿岩其他端员的研究成果,狮泉河—永珠—嘉黎构造带中西段可能代表了一个靠近大陆边缘的古洋盆,东部果芒错地区发育较为开阔,往西洋盆规模逐渐变小。     

中国含煤岩系古地理及古环境演化研究进展*

随着含煤岩系沉积学从最初的旋回层理论到沉积模式,再到现阶段层序地层学理论的发展,中国学者已经在含煤岩系沉积学研究领域取得了显著的成果。(1)层序地层格架下基于可容空间增加速率与泥炭堆积速率之间平衡关系的厚煤层聚集模式受到重视,层序地层学提供了等时性地层单元,用于中国六大聚煤区等时性层序地层格架下岩相古地理的重建,为预测各聚煤期聚煤中心及富煤带的分布起到指导性作用。随着层序地层学理论的深入研究,煤相及沉积有机相的发育特征、研究方法以及划分方案也取得了新的进展。(2)近年来,煤系共伴生矿产已经成为当今煤地质学研究的热点问题之一,含煤盆地的煤层气、页岩气、天然气水合物、铀矿、三稀矿产、石墨等矿产资源具有重要的经济价值,部分共伴生矿产潜在的价值甚至超过煤炭本身。古地理作为研究煤系矿产资源的先决条件,与之联系密切,为这些矿产的研究和勘探提供极大的帮助。(3)煤作为泥炭地的产物和重要的沉积载体,其中蕴藏着丰富的“深时”古气候信息。以米兰科维奇旋回作为地层时间的“度量”工具,可以通过分析煤中碳的聚集速率,进而分析泥炭地的碳聚集速率、净初级生产力以及大气CO₂的变化趋势;而随着对煤中惰质组成因的重新认识,蕴含在煤中的古野火信息越来越受到重视,基于煤中惰质组的含量对地质历史中古泥炭地野火事件以及大气氧含量的估算也成为古环境研究的新方向。中国聚煤模式及聚煤古地理今后的研究需进一步加强对不同构造背景下含煤盆地的层序地层模式、各聚煤期的聚煤古地理及聚煤规律、有益煤系共伴生矿产的古地理重建、含煤岩系“深时”古气候信息以及大数据驱动下的含煤岩系古地理定量化研究等方面的探索。     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质条件

侏罗系泥页岩是柴达木盆地的主力烃源岩之一,具备形成页岩油气的地质条件。对采自柴北缘鱼卡、大煤沟、小煤沟、开源、绿草沟、大头羊等煤矿附近地表露头的11块中侏罗统泥页岩样品进行单样品多参数实验分析,探讨了陆相页岩有机地化、储层物性、含气量等参数之间的关系,建立了页岩气资源评价参数体系。结果表明,柴达木盆地北缘中侏罗世处于浅湖-半深湖湖相沉积,断裂较发育,泥页岩富含有机质,具有低孔、低渗、低熟、较高含气量等特点,具备形成页岩油气的地质条件,进一步的勘查开发需优选地层压力系数高、保存条件较好、脆性矿物含量高的页岩气甜点区。     

柴达木盆地北缘侏罗系页岩气地质条件

侏罗系泥页岩是柴达木盆地的主力烃源岩之一,具备形成页岩油气的地质条件。对采自柴北缘鱼卡、大煤沟、小煤沟、开源、绿草沟、大头羊等煤矿附近地表露头的11块中侏罗统泥页岩样品进行单样品多参数实验分析,探讨了陆相页岩有机地化、储层物性、含气量等参数之间的关系,建立了页岩气资源评价参数体系。结果表明,柴达木盆地北缘中侏罗世处于浅湖-半深湖湖相沉积,断裂较发育,泥页岩富含有机质,具有低孔、低渗、低熟、较高含气量等特点,具备形成页岩油气的地质条件,进一步的勘查开发需优选地层压力系数高、保存条件较好、脆性矿物含量高的页岩气甜点区。     

柴达木盆地北缘侏罗系沉积相

柴达木盆地北缘结绿素—红山地区侏罗系广泛分布,出露良好。在各露头剖面、钻井剖面地层学和岩石学研究所取得的各种定性及定量资料的基础上,采用冯增昭教授倡导的单因素分析多因素综合作图法,编制出了柴达木盆地北缘结绿素—红山地区下、中、上侏罗统的各类单因素图件和沉积相图。前人在柴达木盆地沉积相研究方面做了许多工作,但都是定性的,其沉积相的确定缺乏定量依据。本次编制的沉积相图是定量化的,即每个沉积相带的划分都有其确切的单因素数据,这种定量的沉积相研究方法在柴达木盆地尚属首次应用。结绿素—红山地区侏罗系主要发育有4种类型的沉积相,包括辫状河、干湖、辫状河三角洲及湖泊,其中辫状河可进一步划分出辫状河上游和辫状河下游。研究结果表明早、中侏罗世发育辫状河三角洲—湖泊沉积体系,晚侏罗世发育辫状河—干湖沉积体系。柴达木盆地北缘经历了早、中侏罗世的湖泊沉积到晚侏罗世的湖泊消失,代之以辫状河沉积的两大沉积演化阶段。     

柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组页岩段稀土元素地球化学特征与地质意义

对柴达木盆地北缘(简称柴北缘)鱼卡地区鱼油页1井(YYY-1)页岩段稀土元素地球化学分析,揭示了其对古环境、古物源和古气候的响应,并探讨了对油页岩成矿的影响。分析结果表明:石门沟组页岩段稀土元素总量(ΣREE)为(139.16~342.59)×10~(-6),平均值为236.66×10~(-6),高于北美页岩(NASC)和后太古宙页岩(PASS)。ΣLREE/ΣHREE和(La/Yb)_N等地球化学参数表明,轻重稀土元素分异明显;分布模式为轻稀土元素富集、重稀土元素相对亏损。地球化学参数以及La/Yb-ΣREE图解表明,研究区物源主要为上地壳沉积岩和火山岩的混合来源。元素Eu具有明显的负异常,指示沉积水体为缺氧的还原环境,为油页岩中有机质的富集提供良好的保存条件。根据高含量的ΣREE值以及δEu异常值,结合前人对该地区的孢粉研究成果,石门沟组页岩段形成于暖湿的气候条件,为油页岩的形成提供良好的物质来源和保存条件。     

柴北缘盆地YQ-1井中侏罗统石门沟组泥页岩纳米孔隙特征及影响因素

柴达木北缘(柴北缘)盆地侏罗纪是典型的陆相湖沼盆地,是目前具有页岩气潜力的盆地之一。本文运用氮气吸附、有机碳含量、有机质成熟度、全岩X衍射分析等方法,对柴北缘鱼卡地区YQ - 1井中侏罗统石门沟组泥页岩的纳米孔隙特征及控制因素进行研究。结果表明,石门沟组泥页岩纳米孔隙结构复杂,根据吸附回线及孔径分布特征可划分为两类,第一类以一端不透气性孔和开放性平行板状狭缝孔为主,孔径主要集中在3～5 nm范围内,呈单峰状分布;第二类则以一端不透气性孔和开放性倾斜板狭缝孔为主,孔径主要分布在3～5 nm和8～14 nm范围内,呈双峰状分布。孔径小于50 nm的微孔和介孔是比表面积和孔体积的主要贡献者;黏土矿物含量与微孔、介孔、总孔体积呈正相关;在较低的成熟度制约下,泥页岩有机质孔隙基本不发育,有机质丰度较高的石门沟组上段H9泥页岩TOC含量与微孔、介孔、总孔体积呈负相关性,有机质丰度较差的下段H8泥页岩TOC含量与孔体积相关性则不甚明显;孔隙结构及孔径分布受沉积环境水动力条件影响;黏土矿物是石门沟组泥页岩纳米孔隙的主要提供者,是孔隙发育的主控因素,TOC含量与沉积环境也会对泥页岩孔隙发育产生一定影响。     

柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组油页岩品质特征及开发利用前景

柴达木盆地是中国西北地区重要的含油页岩盆地,其中柴北缘鱼卡地区油页岩潜力巨大。为查明柴北缘鱼卡地区中侏罗统石门沟组油页岩品质特征,对研究区鱼油页1井(YYY-1)岩芯进行系统取样和测试,分析结果表明研究区油页岩为中等含油率、中等发热量、高灰分、中等挥发分、低水分、低密度和低硫型油页岩。鱼卡地区交通便利、地质条件好,结合一系列工业分析指标,认为鱼卡地区油页岩品质好、埋藏浅、具有较高工业开发价值。建议对鱼卡油页岩含矿区可采用一套联合干馏炼油-发电-二氧化硅-建材的一体化工业开发流程,进而建设鱼卡地区油页岩综合开发利用工程,不仅可以改善柴达木盆地当前能源短缺的局面,还有利于促进柴达木地区的农牧业生产。     

龙江盆地西缘中侏罗世孢粉植物群及其对古气候的指示

对产于龙江盆地中侏罗统万宝组含煤地层中的孢粉化石进行了系统研究,共识别出中侏罗世孢粉化石45属73种,蕨类植物孢子15属16种,裸子植物花粉30属57种,自下而上建立了Alisporites-Chasmatosporites-Cyclogranisporites,Chasmatosporites-Piceites-Cyclogranisporites及Cyclogranisporites-Baculatisporites-Protopinus3个孢粉组合。该孢粉植物群以裸子植物花粉占优势,蕨类孢子次之,其中,裸子植物花粉以松柏类植物的双囊花粉和苏铁类、本内苏铁类、银杏类植物的单沟花粉为主。通过对龙江盆地万宝组孢粉植物群的组成分析,其时代应为中侏罗世。结合对该地质时期的植物群生态环境的研究,万宝组孢粉植物群反映了由半湿润到湿润的暖温带-亚热带的气候特点,并存在一定低矮山地的古环境。     

柴达木盆地北缘东部侏罗系发育特征

侏罗系是柴达木盆地主力生油层,主要分布于盆地北缘。通过对柴北缘侏罗系标志层、岩性特征和沉积体系的综合研究,明确了主要露头剖面侏罗纪不同时期的沉积相类型。本区侏罗系主要发育 5 种类型沉积相,包括冲积扇、辫状河、扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊,相带的展布和古地理演化均与区域构造运动密切相关。根据侏罗系内部及其与上下地层的接触关系和沉积旋回演化,柴达木盆地北缘东部经历了早--中侏罗世断陷湖盆沉积到晚侏罗世挤压坳陷沉积两大沉积演化阶段。     

柴达木盆地北缘侏罗纪古生态特征及其古地理意义

根据多门类化石古生态和岩相、沉积构造等资料,分析了柴达木盆地北缘侏罗纪的古气候和沉积环境。介形类、轮藻、叶肢介、双壳类和植物等化石在地层中的产出特征反映了当时以湖沼及滨浅湖为主的沉积环境,广泛分布的植物及孢粉化石组合面貌的变化揭示出盆地北缘早、中侏罗世为热带－亚热带温湿气候,早侏罗世晚期和中侏罗世晚期古气候两度明显干热化。陆生植物与湖沼相动物化石的交替出现,反映了盆地北缘侏罗纪湖泊、沼泽与低山相间分布的古地理面貌。早侏罗世湖泊多期发育但规模较小,中侏罗世中晚期湖泊规模最大。