准噶尔盆地东北缘石炭系年代—地层格架：对卡拉麦里洋闭合时限的启示

卡拉麦里地区洋—陆转换是中亚增生造山演化的重要地质过程,其对准噶尔石炭纪盆地发育与演化以及油气地质条件具有重要的控制作用;厘定卡拉麦里洋的闭合时限是揭示洋—陆转换的关键。但卡拉麦里地区的石炭纪地层划分尚未统一,严重制约了对该洋盆演化过程的认识。本文在回顾总结卡拉麦里地区的石炭纪地层划分沿革的基础上,基于岩石地层、古生物地层以及同位素年代学资料,对卡拉麦里断裂南侧的石炭纪地层进行了重新梳理,建立了卡拉麦里地区石炭系年代—地层格架。研究结果显示卡拉麦里地区石炭纪地层层序在结构上具有东西分段差异。卡拉麦里东段（双井子地区）和西段（白碱沟地区）下石炭统底部均为滴水泉组碎屑沉积,时代为359～350 Ma;其上覆地层均为松喀尔苏组a段,是一套火山—沉积序列,其顶、底火山岩年龄将其形成时代限定为350～332 Ma;松喀尔苏组b段碎屑沉积仅发育在卡拉麦里西段,其时代为332～323 Ma;西段上石炭统为巴塔玛依内山组,是一套火山—沉积序列,其测得最老和最年轻的火山岩年龄将其时代限定为323～306.5 Ma;而东段上石炭统为石钱滩组碎屑沉积,在盆内偶见火山碎屑岩及火山岩,时代为308～299 Ma...     

超慢速扩张洋脊:海洋地学研究新领域

超慢速扩张洋脊是近年发现的全球大洋中脊系统中一个新的类型,以低扩张速率、微弱的火山作用和缺乏转换断层为特征。阐述了超慢速扩张洋脊的特征及地理分布,简要介绍了美国、德国、丹麦、俄罗斯等国家对超慢速扩张洋脊的研究与探索以及国内研究现状。     

复杂构造解析中的几何学方法与应用

复杂构造地区的地震反射资料并没有直观地反映出深、浅层构造的真实形态。综合地表、地震和钻井、测井资料,应用等倾角区划分和轴面分析确定断层形态和褶皱形态在几何学上的定量关系,以达到预测地震资料较差地区的构造形态之目的,是行之有效的构造解释方法。在获得解释方案后可通过断层相关褶皱分析获得构造变形量、变形机制、变形过程和变形时间,进而定量模拟不同时代和不同序次台阶状逆断层及其相关褶皱的叠加过程。本文提供了塔里木盆地周边和准噶尔盆地南缘4个冲断带的研究实例,实例1详述了应用等倾角区划分和轴面分析开展构造精细解析的步骤;实例2从几何学和运动学的角度探讨帕米尔北缘乌帕尔冲断带在形成过程中断层形态、褶皱形态与位移量之间的定量关系;实例3从西昆仑山前甫沙冲断带三排背斜的生长地层底界由南向北逐渐抬升的现象阐述深部台阶状逆断层的"前列式"扩展作用;实例4运用构造趋势分析解释库车前陆盆地秋里塔格背斜带中段地表背斜轴线扭曲的运动学机理。     

克拉通演化的超大陆背景与克拉通盆地的成因机制

研究表明克拉通的形成与超大陆的汇聚和裂解有着重要关系。本文对近年来超大陆重建的研究进行了分析对比,对克拉通发展与超大陆事件的关系做出了总结。前人对超大陆的研究表明,其形成与地幔动力有直接联系,地幔柱重组的旋回导致了超大陆的旋回。Phillips and Bunge（2007）在前人三维球体地幔对流模型的基础上加入大陆进行了模拟实验,结果显示周期性的超大陆旋回只发生在理想模型中,而Senshu et al.（2009）对代表陆壳的英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗岩（TTG）地壳进行了研究,提出随着俯冲的TTG地壳产热速率的下降,超大陆旋回的周期随之变长;更有许多学者指出,历史上哥伦比亚超大陆存在时间明显较长,因此超大陆的旋回并不具有周期性。对近年来不同学者提出的哥伦比亚、 罗迪尼亚、 冈瓦纳、 潘基亚4个超大陆新的重建证据进行分析,大致确定出上述4个超大陆的形成时间、 格局及演化过程。此外,对华北、 东欧、 西伯利亚、 亚马孙、 刚果、 西非6个克拉通各自的演化进行分析,也显示出克拉通演化与超大陆汇聚及裂解在时间与空间上有对应关系。通过分析得出克拉通演化与超大陆旋回有关,且确定出克拉通演化的4个超大陆旋回。本文最后讨论了克拉通盆地的成因机制以及3种端元类型,并将盆地的发育与超大陆演化的巨旋回相联系。     

贺兰山构造带构造—地层层序及构造演化

贺兰山构造带及邻区形成演化经历有多期叠加改造和多个伸展—聚敛旋回构造运动,形成了区域内多套构造—地层层序,因此,开展贺兰山构造带构造—地层层序及构造演化研究对深入理解其地质结构和油气勘探有着重要的意义。本文旨在综合利用野外调查、地震数据和1：50 000区域地质资料,采用野外实地调查和地震剖面精细解析相结合的方法对研究区区域不整合面的分布特征和规律进行详尽分析研究,根据区域不整合面的发育特征,建立区域地层年代格架,划分构造—地层层序,进而对盆地演化阶段进行探讨。研究表明,研究区自下至上发育Pt2Ch-Jx/Pt1、∈1/An ∈、C2/O、T/P、J1-2/An J、K1/An K1、E3q—N/AnE,据此将研究区垂向上划为7个构造—地层层序：基底构造层、中元古界构造层、震旦系—奥陶系构造层、石炭系—三叠系构造层、侏罗系构造层、下白垩统构造层、新生界构造层。贺兰山构造带构造演化经历中新元古代—早古生代陆缘盆地坳陷—裂谷演化阶段;晚古生代—中三叠世陆相盆地坳陷沉积阶段;晚三叠世局部伸展;中侏罗世—早白垩世大规模逆冲推覆阶段,普遍发育多条大型北东向逆冲断裂;始新世开始进入盆—岭构造形成阶段。     

吐格尔明背斜核部片岩的年代学与构造意义

盆地基底是制约盆地形成演化与构造变形的关键因素之一,研究盆地基底是剖析盆地构造特征的重要途径。塔里木盆地北部处于负磁异常区,推测其基底为变质沉积岩。本文对这一推断利用塔里木盆地北部库车坳陷吐格尔明背斜核部出露的元古宙片岩进行了锆石U-Pb年代学和岩石地球化学研究。研究表明,片岩中锆石的206Pb/238U年龄集中在(775.3±5.8)Ma～(787.1±6.8)Ma,表明它们形成于新元古代早期,代表约800 Ma发生的晋宁运动,这一构造事件形成了塔里木盆地北部的基底。片岩SiO2含量大于70%,长英质组分含量高,Al2O3、K2O富集;稀土元素总量(ΣREE)平均为166×10-6,稀土元素配分曲线呈微右倾型,具有弱的负Eu异常;高场强元素Ta、Nb、Ti等具有负异常,大离子亲石元素Rb、Ba等具有正异常。通过原岩恢复,判断该变质岩是一套由石英砂岩类变质形成的副变质岩。这与塔北航磁负异常特征吻合,这种性质的基底强度较小,在后期表现出构造沉降幅度大与构造变形强烈。     

唐河—栗园—泌阳断层的几何学和运动学特征——兼论桐柏造山带与泌阳凹陷的盆—山关系

唐河—栗园—泌阳断层位于南襄盆地泌阳凹陷南部,是分隔泌阳凹陷与桐柏造山带的伸展拆离型控凹边界断裂,其几何学和运动学特征对分析泌阳凹陷的形成演化过程和研究泌阳凹陷与桐柏造山带的盆—山关系均具有重要意义。本文以区域露头、岩石测年、地震、钻井分层资料为基础,精细刻画断层的几何学特征,恢复其运动学过程并探讨泌阳凹陷与桐柏造山带的盆—山关系。根据断层走向、倾向和距离—位移曲线,将断层分为西段、中段、东1段和东2段,各段的断面形态、滑脱深度、沉积地层均有差异;认为断层是一个复杂曲面,可由3个横向轴面和3个纵向轴面分割为15个等倾角区。根据演化复原,认为断层西段在晚白垩世开始活动,中段在玉二段沉积期开始活动,东1段在玉一段沉积期开始活动,东2段在大仓房组沉积期开始活动,整体呈现由西向东逐渐活化扩展的趋势。断面及上盘地层旋转程度在中段最大,向两侧减弱;后期隆升剥蚀强度在中段最弱,东段次之,西段最强。前晚白垩世,泌阳凹陷基底与桐柏造山带经历了相似的构造演化过程;晚白垩世—始新世,泌阳凹陷扬子板块向华北板块俯冲碰撞后岩石圈拆沉的地幔热流作用,早期NW-SE向逆冲断裂反转沉降形成凹陷雏形,盆—山关系具耦合特征;渐新世以来,受太平洋板块向欧亚大陆俯冲碰撞的弧后拉张作用,凹陷沉降—沉积逐渐受NE-SW向断裂控制,盆—山关系具脱耦特征。     

特约主编致读者

沉积盆地是地球表层岩石圈的基本构造单元之一,保存着地球演化的物质记录,尤其是中、新元古代以来地球演化的信息。近年来,随着超深钻井的实施,高精度地震反射、地震叠前偏移、深地震反射剖面等技术的快速进展,地球科学家对沉积盆地深层的构造背景、地质结构、构造演化等的认识有了大幅度的提高。在沉积盆地深层取得了激动人心的发现,相继发现了一系列大油气田。 在我国西部三大海相沉积盆地深层相继发现巨型油气田。在四川盆地中部,发现了安岳、磨溪震旦-寒武系特大型气田,探明天然气储量逾万亿方,三级储量达1.5万亿方;在鄂尔多斯盆地深层奥陶系,在靖边气田西侧及盐下取得多个发现,三级储量近万亿方,尤其在奥陶系深层、寒武系也有重要进展;在塔里木盆地,除塔河奥陶系巨型油田之外,在北部坳陷7 000~8 000 m埋深发现了顺北油气田。 在我国准噶尔盆地、松辽盆地深层,均发现了与火山岩储集体相关的大型油田或气田。准噶尔盆地深层石炭系“火山岩”中,发现了克拉美丽、滴水泉、金龙等大型油气田,主要与石炭纪裂陷发育有关。松辽盆地深层徐家围子、双城等断陷下白垩统火山岩中发现了徐深气田、双城油田,与早白垩世裂谷有关。研究表明,这些深层断陷呈幕式发展,具有“宽裂谷”成因特点,不同断陷之间具有相似性。 在我国东部渤海湾盆地于新生代裂陷盆地之下,在冀中坳陷河西务构造带奥陶系杨锐务内幕潜山发现高产油气流;该构造带是燕山期形成的挤压构造,于喜马拉雅期伸展改造而成,在东部盆地具有代表性。在黄骅坳陷,于乌马营、王官屯、歧北、港北等潜山二叠系中发现高产原生油气藏,这对渤海湾盆地深层潜山的整体勘探具有启发性。 在位于青藏高原的柴达木盆地,于柴西坳陷深层发现了大面积分布的古近系（E23）咸化湖相碳酸盐岩油田,碳酸盐岩与优质烃源岩互层分布,形成了累计厚度超过1 000 m的有利源储组合,源储广泛分布,整体含油,展现出源内原生油气藏有利的勘探前景。同时,在阿尔金斜坡带基岩和侏罗系中探明了逾千亿方的大气田。 上述油气发现不断揭示出我国沉积盆地深层的巨大勘探潜力,同时,如何认识深层的基础地质问题与油气地质条件,则是地球科学家的主要任务。这也是“沉积盆地深层构造与油气成藏研究进展”专辑的主要初衷。 本专辑共收录20篇相关文章,主要集中讨论：（1）盆地深层的地质结构。对塔里木、鄂尔多斯、四川、准噶尔、柴达木等盆地的深层地质结构应用新的钻井、地震资料进行了深入解剖。（2）深层原型盆地恢复。在四川、柴达木等盆地进行了这方面的探索。（3）深层构造解析。主要体现在对古隆起与（古）冲断带的构造解析方面,在古隆起研究方面,提出了“古隆起复原”的概念与方法,如对四川盆地天井山、泸州古隆起,塔里木盆地的塔北、巴楚隆起,渤海湾盆地的沧县隆起的分析;也开展了对主要断裂带构造特征的研究,如对塔里木盆地哈拉哈塘-跃满区块奥陶系走滑断层、准噶尔盆地西北缘大侏罗沟走滑断层等的研究。（4）深层储集体成因与发育规律。对塔里木盆地阿满过渡带顺北油田超深层碳酸盐岩储层成因与分布进行了研究;对准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组砾岩储层特征及其主控因素进行了分析。（5）深层油气成藏机制。以准噶尔、吐哈、塔里木、四川等盆地为例,开展了这一方面的探讨。 今后,在地质大数据平台、油气勘探开发大数据平台基础上将对沉积盆地深层开展整体、动态与综合研究,主要聚焦于以下5方面：（1）深层的地质背景。应用地学大断面、深部探测（Sinoprobe）及深部岩浆岩“探针”等方法技术揭示深部的地质背景及其演化,如关于华北克拉通的研究。（2）深层的原型盆地恢复。将从深层的构造古地理重建出发,恢复沉积盆地的位置,重建盆地的地质结构,复原盆地的演化历史,在四川、塔里木、鄂尔多斯等盆地已经开展了这一尝试。（3）深部地质结构的定量解析。对不整合面、断裂、隆坳结构等进行研究,复原其时空结构,其中构造数值模拟、三维地质建模等技术将发挥重要作用,如对动力地形、古地貌及不整合面的研究。（4）深层储集体成因与分布预测。对岩溶系统、礁滩体、白云岩、裂缝系统等碳酸盐岩储集体或它们之间的叠加产物（如断溶体）以及对碎屑岩砂砾岩储集体深层孔隙的成因机制,将在成因与定量预测方面取得实质性进展,这也是油气勘探的迫切要求。地球物理技术必将发挥其预测优势。（5）深层油气成藏机制。深层的油气地质要素与油气成藏作用过程是研究的主要对象;深层的温度场、压力场、应力场与流体场有其独特性,它们之间的耦合机制及其决定的流体运动场有待破解。随着深层油气勘探开发的进行,必将提供更多的油气田研究范例,为深层油气地质学奠立重要基础。     

前陆冲断带构造分段特征--以准噶尔盆地西北缘断裂构造带为例

前陆冲断带普遍具有构造分段的特点。横断层、侧断坡与斜断坡常是构造分段的边界 ,它们起着运动方向、变形速率、构造样式与成因机制转换的作用。准噶尔西北缘前陆冲断带是古生代晚期—中生代早期发展起来的大型冲断推覆系统 ,南自车排子 ,北至夏子街、红旗坝的大型断裂带为其冲断前锋断裂。由于形成时间、活动方式与受力条件等出现变化 ,车排子—夏子街断裂带被北西向的横断层分割为构造样式与地质结构截然不同的三段 ,南段为红山嘴—车排子断裂带 ,构成车排子断隆的东部逆冲边界 ;中段为具压扭性质的克拉玛依—百口泉断裂带 ;北段为具冲断推覆性质的乌尔禾—夏子街断裂带。中生代晚期—新生代以来该前陆冲断带被稳定埋藏 ,构造分段是导致含油气性差异的主要原因     

中国中西部类前陆盆地与典型前陆盆地类比及其油气勘探前景

中国中西部广泛发育中新生代类前陆盆地，其地质结构和石油地质条件等方面与典型前陆盆地既有类似之处也存在明显差异，主要表现在演化历史复杂；石炭纪以前均为构造性质各异的海相盆地，二叠纪为海相盆地向陆向盆地的转换过渡时期，三叠纪以后基本为陆相盆地（仅塔里木西南盆地晚白垩世-早第三纪有短暂海侵），侏罗纪-白垩纪为断陷-坳陷盆地西部），第三纪以后，逐渐转变为类前陆盆地（西部），在生烃条件方面不仅发育海相烃源岩，且普遍存在煤系烃源岩，进一步增加了其生烃潜力，同样，在储集条件方面，中国类前陆盆地除发育海相储集层外，还广泛分布陆相储集层，因此，中国类前陆盆地基本石油地质条件与国外富油气前陆盆地相比，除海相烃源岩的质量不及后者外，其它方面并无明显不足，且具有发育陆相烃源岩和储集岩的优势，因此，中国中西部类前陆盆地具有较好的勘探前景，特别是陆相层序具有更为现实的勘探价值。