准噶尔盆地克拉美丽气田石炭系玄武岩的地球化学特征及构造意义

克拉美丽气田位于准噶尔盆地腹部陆梁隆起南侧的滴南凸起上,石炭系火山岩为该气田的主要储层,石炭系的火山岩研究对该地区的储层分布预测与气田开发方案制定,以及盆地基底性质与盆地构造沉积演化研究都具有重要意义。本文对克拉美丽气田滴西17井的石炭系火山岩的岩石学、地球化学与构造环境进行了研究。滴西17井石炭系的玄武岩表现为:岩石的斑晶中出现橄榄石、单斜辉石;基质呈间粒结构;长石多为中基性斜长石。岩石具有较高的Na20含量,介于6.27%～7.35%之间,K2O/Na2O比值(0.01～0.03)却很低,较高的TiO2(3.00%～3.63%)和P2O5(0.83%～1.03%)含量,低程度的轻稀土富集((La/Yb)N=3.36～3.44),高的Nb含量(14.86×10-6～17.47×10-6),原始地幔标准化的La/Nb比值均小于2,Th/Nb比值小于1,不相容元素整体偏高。该玄武岩略显铕(δEu=0.90～0.93)的负异常,未见铈(δCe=0.99～1.01)异常;微量元素MORB标准化表现为大离子亲石元素LILE相对亏损,高场强元素相对富集,并具有Nb、Ta亏损的地球化学特征,构造判别图解显示该套玄武岩形成于板内环境。以上特征表明,该玄武岩为受到弧组分混染的后碰撞伸展环境下的产物,来自于岩石圈断陷作用下的上地幔熔体。准噶尔盆地陆梁隆起在晚石炭世处于后碰撞伸展环境;该区玄武岩带有岛弧火山岩印记,为准噶尔盆地的基底可能为岛弧拼接基底提供了证据,从而认为早石炭世准噶尔盆地可能存在多岛构造格局。     

准噶尔盆地滴南凸起早石炭世火山岩的成因及其对克拉美丽洋闭合时限的约束

准噶尔盆地陆梁隆起南缘的滴南凸起地区广泛发育石炭系凝灰岩,本文对滴南凸起滴西14井的石炭系流纹质凝灰岩的锆石SHRIMP年龄、地球化学与构造环境进行了系统研究.样品中锆石具有明显的振荡环带特征,SHRIMP锆石U-Pb 年龄(337.2Ma)揭示该凝灰岩形成于早石炭世.火山岩样品具有较高的硅含量(SiO2=63.47％～ 77.36％),低钛(TiO2=0.19％ ～ 1.01％)、钠(Na2O=0.98％ ～4.01％)、Mg#(21 ～ 53)的特点,K2O/Na2O比值为0.56～2.09,A/CNK大于1;稀土元素总量偏高,具有明显的负铕异常,La/Nb比值介于1.71 ～3.74之间,原始地幔标准化的蛛网图显示:大离子亲石元素Rb、Th、Ba等相对富集,高场强元素Nb、Ta,尤其是Sr、P、Ti负异常明显,以上地球化学特征表明滴南凸起石炭系凝灰岩具有壳源特征,为活动大陆边缘产物.且滴西14井岩性综合柱状图显示,深部和浅部凝灰岩具有相似的地球化学特征,浅部凝灰岩SiO2含量相对低于深部.结合火山岩锆石SHRIMP年龄和区域地质背景分析得出:盆地内陆东地区在早石炭世仍处于洋壳消减环境,洋盆闭合时间不早于337.2Ma.克拉美丽-三个泉(陆梁隆起)-达尔布特代表的洋盆从早石炭世末期开始,自东向西呈“剪刀式”闭合模式.石炭纪在准噶尔地区存在多岛格局,从滴南凸起早石炭世火山岩的成因以及盆地周围地区的构造背景来看,岛弧最终的相互拼贴可能构成了准噶尔盆地基底的主体.另外,该区来自壳源的凝灰岩中并未见到老的继承性锆石,表明准噶尔盆地可能不存在前寒武系基底.     

塔北哈拉哈塘地区剪切断裂系统构造特征及其对油气分布的控制

塔北哈拉哈塘地区发育多组北东、北西向主干断裂组成的剪切断裂系统, 本文在剪切断裂地球物理识别的基础上, 分析了研究区内剪切断裂系统构造特征及其对油气分布的控制.研究区内剪切断裂发育9种典型构造样式.平面上, 整体为共轭剪切断裂, 分支断裂延伸较短, 与主干断裂呈小角度相交; 单条剪切断裂带具有一定的分段性, 不同部位具有不同的构造样式和平面组合.纵向上, 哈拉哈塘地区剪切断裂系统具有分层变形的特征, 可以划分为下、中、上3个构造层.下构造层为寒武系-奥陶系, 为纯剪作用下形成的共轭剪切断裂系统; 中构造层为志留系-二叠系, 为受下构造层控制的张剪作用下形成的断裂; 上构造层为三叠系及其以上地层, 为受中下构造层控制的张剪作用下形成的雁列式分布的正断层.这种分层变形特征主要受控于区域古构造应力场的变化.哈拉哈塘地区剪切断裂系统的构造特征决定了该区油气分布具有"多层系含油、沿断裂富集"的特征.     

珠江口盆地开平凹陷构造—地层层序与盆地演化

开平凹陷位于珠江口盆地珠Ⅱ坳陷的西部,处于洋陆过渡带的特殊位置,大部分区域位于陆坡深水区。研究开平凹陷的构造—地层层序和盆地演化,对认识盆地结构和油气勘探具有重要意义,对南海北部洋陆过渡带的结构特征和成因机制的研究也有一定的帮助。本文基于井震结合的思路,利用最新的钻井和高精度地震资料,并结合区域地质背景,建立了开平凹陷的地层系统;依据区域性不整合面的发育特征,对开平凹陷构造—地层层序进行了划分;利用平衡剖面技术,重点分析了开平凹陷始新世以来的构造演化。研究发现开平凹陷发育始新统文昌组底部、渐新统珠海组底部和上中新统粤海组底部3个区域性不整合面,由此将开平凹陷在纵向上划分为4个构造层：基底构造层、断陷期构造层、拗陷期构造层和加速沉降期构造层。开平凹陷的形成演化经历了基底形成、始新世断陷、渐新世—中中新世拗陷及晚中新世—第四纪加速沉降4个阶段。凹陷内的断陷活动主要受拆离断层差异性活动的控制。     

四川盆地及邻区二叠纪梁山-栖霞组沉积盆地原型及其演化

中二叠世的上扬子地区开始经历大规模的海侵作用,形成了较为稳定的碳酸盐岩沉积建造。探究该时期四川盆地及邻区沉积充填规律与构造演化特征,是揭示原型盆地成因机制的关键,又是认识四川盆地多旋回叠加过程的重要一环。在前人研究成果的基础之上,综合利用钻井、野外剖面等地质资料,重建了梁山组、栖霞组沉积时期原型盆地构造-古地理格局,并分析其构造-沉积演化过程。主要受继承自晚石炭世以来的中部隆升,东西两侧下沉的的古地貌和初期大规模海侵作用的影响,中二叠世梁山组沉积时期,本地区以滨岸-潮坪沉积体系为特征;栖霞组沉积早期,逐渐过渡到碳酸盐岩台地沉积环境,受区域性伸展作用的影响,海平面相对上升,以开阔台地沉积环境为特征;栖霞组沉积晚期,海平面相对下降,以局限台地和台缘滩沉积环境为特征。因此,反映出四川盆地及邻区在该时期主要受伸展裂解作用的影响,可被认为是一个典型的克拉通内坳陷和边缘裂陷盆地。海平面升降的旋回性变化和盆地的差异性沉降对该时期原型盆地的沉积充填样式和古地理格局的演变产生了重要影响。     

塔里木盆地寒武纪构造-沉积环境与原型盆地演化

寒武系是塔里木盆地当前油气增储上产的重点层系,恢复寒武纪的盆地原型是油气勘探的重要基础。利用最新的钻井、地震及露头资料,以沉积相为研究实体,将盆地充填与周缘构造演化相结合,由点→线→面进行分析,恢复了塔里木盆地寒武纪不同时期的构造-沉积环境,并建立了相应的盆地充填演化模式。塔里木盆地寒武纪经历了一次完整的海侵-海退旋回,包括早寒武世早期快速海侵→中寒武世海退、晚寒武世缓慢海侵→寒武纪末海退两个次级旋回,分别对应沉积演化的2个阶段：塔西克拉通内坳陷早寒武世的碎屑滨岸-陆棚相→局限台地相→中寒武世的蒸发台地相,晚寒武世的局限台地相→寒武纪末期的台地暴露不整合;塔东克拉通边缘坳陷为深水盆地相,经历了硅质泥岩→泥岩与灰岩薄互层→碳酸盐岩的岩相演化。寒武纪塔里木原型盆地特征及演化主要受控于Rodinia超大陆的裂解,其构造-沉积格局经历了由震旦纪末的南北分异格局向中-晚寒武世的东西分异格局的演变。     

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。     

三角剪切断层传播褶皱作用理论与应用

基底断层在沉积盖层中传播所形成的褶皱形态难以用平行膝折褶皱理论进行解释,这在于两者的流变学性质有很大差异。Erslev提出了三角剪切断层传播褶皱理论,认为下伏断层的脆性强破裂变形为向上变宽的三角形分布式剪切所调节,三角形顶点固定于断层端点。Hardy和Ford拓展了这一理论并成功地建立数字模拟模型,Allmendinger进一步建立与完善了三角剪切的正演模型与反演方法。通过运动学模型预测结果与天然构造观察和相似模拟实验结果的对比分析,以及通过一系列力学模型对运动学模型的检验,三角剪切断层传播褶皱理论被证实并获得了广泛应用。对前陆盆地、克拉通盆地和走滑盆地的基底卷入型构造与走滑或斜向滑动构造,都可以应用三角剪切断层传播褶皱理论来分析变形样式及其分布特征。该理论可以有效地预测隐伏断层的初始破裂点、断层传播量与发育部位,已成功地应用于工程地质与地震灾害预报等方面。     

基于地震数据构造曲率属性预测裂缝

为了有效预测岩层裂缝发育与分布,利用新疆准噶尔盆地南缘霍尔果斯背斜在纵弯变形作用下地震数据构造曲率属性进行了分析,并在此基础上进行了裂缝预测。具体方法是:利用petrel软件分析研究区的地震数据,追踪主要层面和断层并提取目标层面曲率和建立构造模型;考虑层面曲率对裂缝预测的局限性,通过“蚂蚁追踪”进一步提取目标层三维曲率属性而提取裂缝分布规律,将提取的裂缝与构造模型相结合。实例表明,上述方法可以简单、高效、全面地预测裂缝发育与分布,因此具有较强的实用性。     

天井山古隆起的“前世今生”:论古隆起的构造复原

古隆起是地质历史时期地表的正向构造单元,是该时期地球内、外动力综合作用的结果;复原其构造-沉积面貌,将为探索地球演化历史及资源、能源矿产的赋存规律奠定重要基础。文中以龙门山北段的天井山古隆起为例,分析古隆起的地质结构及其演化、改造特征,探讨古隆起复原的思路、方法及意义。天井山古隆起早在20世纪80年代便被人们发现并提出,由于其所处地理位置特殊,天井山古隆起的地质结构及其在地质历史时期的形成与演化过程一直存在争议。基于天井山地区的地层与构造分布,文中建立其浅表地质结构模型,应用构造复原方法重建其形成与演化过程,恢复出天井山古隆起在不同地质历史时期的空间展布特征。研究认为,天井山古隆起发育震旦系、寒武系—志留系、泥盆系—石炭系、二叠系—三叠系和侏罗系—第四系等5套构造地层层序,沿构造走向划分为北、中、南3段。天井山古隆起北段总体表现为两背斜夹一向斜构造,中段表现为一紧闭的背斜构造,南段表现为一逐渐倾伏的背斜构造;天井山古隆起经历了寒武纪—志留纪幕式隆升、泥盆纪—石炭纪持续隆升、二叠纪—三叠纪整体埋藏与侏罗纪—现今为破坏改造等4个演化阶段;天井山古隆起在形成演化过程中,古隆起核部呈现出向南东迁移的特征。天井山古隆起为改造残余古隆起,反映了龙门山北段的多幕伸展-挤压构造事件的作用。