湘西花垣排碧寒武系混积岩的沉积地球化学特征及陆源碎屑的物源属性

花垣排碧剖面位于扬子板块东南边缘,发育特殊的寒武系第三统陆源碎屑-碳酸盐混积岩。文章以沉积地球化学分析为主要手段,并结合混积岩种类、成因及沉积环境分析,探讨了碎屑物源属性及其构造意义。分析结果显示,混积岩碳酸盐组分和陆源碎屑组分混合沉积,相对比值从1∶1~1∶9.8;含有较高的Si O2与Ca O,La、Th、Zr及Sc等元素及其之间的比值主要受控于陆源碎屑且相对稳定。元素特征指示第三统混积岩的碎屑物质主要来自于大陆岛弧源区,具体为长英质-铁镁质混合源区以及靠近安山质岛弧源区。结合区域构造背景,认为排碧剖面寒武系第三统混积岩的陆源碎屑来自新元古代扬子与华夏俯冲碰撞中形成的大陆岛弧。据此推测,寒武纪第三世,扬子碳酸盐岩台地的东南缘已受到"华夏地块"及华夏-扬子古老结合带的影响,其间并无"华南残留洋盆"相隔。     

湘中—湘南地区寒武纪岩相古地理

湘中—湘南地区位于扬子陆块与华夏陆块之间的过渡区域。根据研究区寒武系沉积特征,识别出4种沉积相类型:碳酸盐陆棚亚相、深水盆地相、碎屑陆棚亚相及混积陆棚亚相。纽芬兰世—第二世早期(梅树村期—沧浪铺期),深水盆地分布范围广,占据了湘中及湘南大部分地区,湘东南发育碎屑陆棚沉积。第二世中晚期(龙王庙期),相对海平面下降,深水盆地范围略有减小,研究区西北部碳酸盐沉积逐渐占主导,碎屑陆棚面积变化不大。第三世(毛庄期—崮山期),海平面持续下降,碳酸盐陆棚及碎屑陆棚由两侧向中间推进,深水盆地面积急剧减小;湘西北一带发育混积陆棚亚相,沉积物以碳酸盐沉积为主混有陆源碎屑。芙蓉世(长山期—凤山期),碳酸盐陆棚范围迅速增大,深水盆地面积继续锐减,碎屑陆棚与碳酸盐陆棚毗邻发育,湘南区发育混积陆棚亚相。总之,寒武纪扬子陆块与华夏陆块间沉积相带连续完整,存在碳酸盐岩与碎屑岩混积的过渡沉积物,推测两者处于同一浅海海域,为由北西、南东向中部变深的沉积格局。     

湖南晚奥陶世凯迪晚期-赫南特期沉积相及岩相古地理

湖南晚奥陶世凯迪晚期-赫南特期沉积的地层在湘西北区为五峰组、观音桥组;湘中区为五峰组;湘南区为天马山组和苏水冲组。根据其岩性特征、沉积构造及古生物特征,将湖南地区晚奥陶世凯迪晚期-赫南特期沉积相划分为局限浅海相、潮坪相、深水盆地相、陆棚边缘-斜坡相等类型。凯迪期晚期,由于华夏陆块向扬子陆块不断挤压碰撞,黔中隆起、川中隆起等边缘古隆起面积不断增大,此时海平面相对上升,湘西北区变为被各古隆起围限的沉积了黑色碳、硅质页岩及泥灰岩的局限浅海环境,湘中地区主要为黑色碳、硅质页岩、粉砂质页岩的深水盆地环境,而湘南地区由于两陆块挤压隆升而沉积了陆棚边缘-斜坡相的砂板韵律;赫南特期随着全球冰川事件的发生,整个南方地区发生大规模海退,湘西北永顺-张家界-慈利一线以北抬升成湘鄂隆起,该线以南的湘西北区水体继续变浅,主要沉积了厚度仅十几厘米的观音桥组泥灰岩,湘中湘南地区沉积格局基本未变。     

湘西北龙山、永顺地区龙马溪组潮控三角洲沉积的发现--志留纪“雪峰隆起”形成的新证据

通过露头沉积学与岩石学分析,在湘西北龙山、永顺地区下志留统龙马溪组中首次发现完整的潮控型三角洲沉积,也是华南地区龙马溪组中存在三角洲相的首次报道。识别出前三角洲、三角洲前缘和三角洲平原3个亚相及10个微相。前三角洲亚相以滨外泥页岩为主,并发育低密度浊积岩,主要见于龙马溪组底部和下部;三角洲前缘亚相包括席状砂、分流间湾、河口砂坝和远砂坝等;三角洲平原亚相包括分流河道、分流间湾、天然堤和决口扇等,主要见于龙马溪组中部、上部。通过分析剖面垂向序列及其指示的沉积环境变化,提出本区龙马溪组三角洲相碎屑岩是构造挤压背景下“雪峰隆起”开始形成的重要沉积响应。该三角洲沉积的发现,对于理解扬子东南缘早志留世构造-古地理转型的时限与过程具有特殊意义。     

湘西北王村地区寒武系花桥组是“钙屑浊积岩”吗？

扬子陆块东南缘的寒武系以各种类型的"碳酸盐重力流沉积物"发育为显著特征,前人据此认为存在一个连续的"台缘斜坡相带"。"古丈阶"国际层型剖面和点位(GSSP)——湘西北王村剖面的寒武系"花桥组"曾被认为由大量"钙屑浊积岩"组成。详细的沉积岩石学研究表明,王村剖面花桥组并非典型的"钙屑浊积岩",而是以浪基面之下沉积的低能碳酸盐岩为主。其"浊积序列A段"中的所谓砾屑和底冲刷构造等,其实是由成岩期压切作用形成的大量灰岩透镜体和条带组成;"B段"中的所谓"波状层理"实际为压实变形的水平层理和类似风暴成因的丘—洼状交错层理,加之本次新发现的两层鲕粒灰岩,指示出受间歇性动荡水流影响的深水缓坡环境。结合区域沉积记录,对湘西北地区相应时期古地理格局提出新认识,认为存在未形成典型"台缘斜坡"的碳酸盐缓坡。     

川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相与页岩气地质条件的关系*

在川南及邻区下志留统龙马溪组下段沉积相详细研究的基础上,结合偏光显微镜、X衍射及元素地球化学分析等,提出沉积相对页岩气地质条件的影响特征。研究发现:川南及邻区龙马溪组下段主要发育潮坪相和浅海陆棚相。局限滞留的缺氧还原环境、快速海侵形成的分层水体、适宜的沉积速率及较高的生物产率,造成了龙马溪组下段有机质富集,并以硅质型页岩为主,利于页岩气的富集与开发。隆起边缘的潮坪相沉积,为页岩气的非有利区;沉积中心的深水陆棚沉积区,主要发育碳质硅质页岩、碳质页岩与含粉砂含钙碳质页岩,为页岩气的有利区;砂泥质浅水陆棚含有较高的有机质,应为页岩气发育的次级有利区;灰泥质浅水陆棚主要发育“钙质页岩+含碳泥质灰岩”,有机质含量相对较低,为页岩气的较不利发育区。     

准噶尔盆地及周缘地区石炭系岩相古地理特征及油气基本地质条件

准噶尔盆地及周缘地区具前寒武纪变质结晶和褶皱双重基底,石炭系发育有研究区第1套完整且区域对比相对良好的地层。以“构造控盆、盆控相”的思路,对石炭系的沉积相和古地理特征进行了分析:早石炭世发育活动、被动陆缘海相及海陆过渡相沉积盆地,晚石炭世发育海陆过渡相沉积盆地及陆相火山岩。石炭系发育海相、海陆过渡相以及大陆相3个相区,可细分为大陆相、海相火山岩及火山碎屑岩相、次深海—深海相、浅海相、滨海相、三角洲相、河湖相以及冲积扇相等11个相带。从“相控油气基本地质条件”思路出发,认为盆地西北缘克拉玛依—白碱滩地区、南缘巴音沟、乌鲁木齐等地发育的次深海—深海相暗色泥页岩为较好的烃源岩;东北缘如卡拉麦里地区发育的三角洲相为烃源岩、储集岩良好的油气勘探有利相带;三塘湖地区发育的潮坪相与潟湖相、布尔津—富蕴及博格达山地区发育的浅海碳酸盐岩—碎屑岩浅海陆棚相等可形成良好的生储盖组合。这些生、储、盖三位一体分布的相带和地区是今后油气勘探的优选目标和首选地区。     

川南—黔北地区晚奥陶世凯迪期早期与凯迪期晚期岩相古地理

晚奥陶世凯迪期早期与凯迪期晚期之交,是沉积演化和盆山转换极为关键的时期,在这个短暂时期内,川南—黔北地区几乎全部从碳酸盐沉积转换为碎屑岩沉积,详细研究这一转换时期的沉积特征及其岩相古地理变迁对探讨该区的沉积演化和盆地演化具有重要的意义。为了良好地揭示凯迪期早期与凯迪期晚期之交这一沉积转换关键时期的岩相古地理变化,采用层序岩相古地理编图思路,以凯迪阶涧草沟组与五峰组之间的界面作为编图的等时界面,编制了凯迪期早期涧草沟组顶部与凯迪期晚期五峰组底部2幅岩相古地理图,凯迪期早期涧草沟组顶部古地理面貌表现为古隆起、古暴露区、古剥蚀区、潮坪、局限台地、开阔台地和浅滩7个古地理单元;凯迪期晚期五峰组底部古地理面貌表现为古隆起、潮坪、浅水陆棚、深水陆棚和浅滩5个古地理单元。首次恢复了暴露区及其分布范围,更加客观地反映了凯迪期早期与凯迪期晚期之交岩相古地理格局及其演化过程。     

新一轮岩相古地理编图对华南重大地质问题的反映--早古生代晚期“华南统一板块”演化

以板块级别的小比例尺岩相古地理编图为手段,重塑和反映构造-盆地演化过程,可为探讨重大地学问题提供线索依据。从华南大区古地理重建的角度,对构造学者提出的“华南统一板块”和加里东晚期“陆内造山”模式给予验证。研究表明:以往认为属不同构造单元的扬子陆块和华夏地块之间,沉积相配置为连续过渡、符合瓦尔特相律,没有分隔盆地的重大构造界线,指示华南残留洋盆并不存在。早古生代晚期的古地理演化并未反映出洋盆消减、被动大陆边缘向前陆盆地转换,而是板内挤压的造山、造陆过程,可分为板内地壳调整（中奥陶世至早志留世鲁丹期）和板块整体抬升（早志留世埃隆期至志留纪末）两个阶段。其实质是在构造转型背景下,华南板块从松散到紧合的“再克拉通化”过程。     

扬子地块北缘晚二叠世长兴期岩相古地理

扬子地块北缘与秦岭接壤,晚二叠世长兴期岩石地层单元为长兴组和大隆组。长兴组为一套碳酸盐岩沉积,沉积单元包括台地相、台地边缘礁滩相以及台地边缘斜坡相等;而大隆组则主要为一套灰黑至黑色薄层硅质岩、炭质页岩夹薄层泥晶灰岩,为一套较深水盆地沉积的产物。研究结果表明,这一深水盆地环境大致从西边的广元开始,向东经旺苍、南江与鄂西地区相连成为一广阔海域,扬子地块与华北地块隔海相望。这一沉积格局不仅为油气勘探工作的部署奠定了坚实的基础,而且可能反映出扬子地块与华北地块在此之前已经成为统一陆块。