华南黄陵隆起构造演化及其对页岩气保存的控制作用

近期中国南方页岩气勘查在黄陵隆起南缘的下寒武统和震旦系取得重大突破,本文针对古老地层页岩气构造保存问题,研究黄陵隆起构造演化历史,反演钻井沉积地层埋藏史,通过二维地震剖面解析黄陵隆起南缘的构造学特征,统计分析相关地质年代学数据。认为该区域在约800 Ma经历了花岗岩侵入,形成了以花岗岩为主体的黄陵隆起基底;该区域在800～200 Ma构造较稳定,缺乏这一时期的构造年代学数据;中侏罗世震旦系陡山沱组埋深可达约8 km,晚侏罗世及以后经过多期抬升至现在的构造格局。本研究说明黄陵隆起的古老基底经过元古宙大量花岗岩侵入,可能均质性高而表现为刚性基底,后期所遭受构造改造程度较低,埋深相对较浅。因此,该地区页岩表现为演化程度适中,构造改造弱,后期热事件影响小,有利于页岩气的保存,是目前黄陵隆起南缘获得页岩气勘查突破的关键。并指出南方具有类似构造的雪峰山隆起、神农架背斜和汉南古陆周缘具有良好的下寒武统页岩气勘查潜力。     

湖北黄陵球状花岗闪长岩的发现及其岩相学特征

在扬子陆块核部黄陵地区发现具球状构造的花岗闪长岩。岩石产于新元古代斑状花岗闪长岩与石英闪长岩之间,出露面积极小。球状花岗闪长岩岩体由主岩、球状体及球间基质三部分组成,球状体呈圆形、椭圆形及不规则状,由球核和同心球壳组成,球体大小多为5~12cm。依据球壳及球核的差异,可大致分为具有多壳层同心结构、具单壳层结构、无明显壳层结构3种类型的球状体。单壳层球壳由角闪石、黑云母等暗色矿物含量高的暗色层组成,具放射状构造;多壳层球壳由含角闪石、黑云母等暗色矿物的暗色层和基本不含或含少量暗色矿物、以斜长石为主的浅色层组成韵律层,具梳状、放射状构造;球核成分可以是同源岩浆组分,也可以是异源捕虏体。单壳层球体,球核、球壳、基质的斜长石牌号依次为36、32、26,酸性程度不断增加,内部呈放射状生长,反映其可能由内向外经岩浆结晶作用形成。初步认为多壳层球体球壳富韵律的变化为富含气水热液的岩浆在动荡的环境下结晶形成,球壳中矿物结晶顺序可能由外向内,核部结晶时间相对更长。     

鄂西宜昌地区晚奥陶世—早志留世页岩气藏的主控地质因素与富集模式

湖北宜昌地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组年代和岩石地层格架显示,宜昌地区奥陶系—志留系界线附近地层连续,但自南而北在早志留世鲁丹阶上部至埃隆阶下部有不同程度的笔石带缺失,并由此造成了富有机质页岩厚度的减薄。页岩微量元素V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)的比值和化学蚀变指数(CIA)指示,宜昌地区在奥陶纪凯迪期晚期—志留纪埃隆期早期总体处于缺氧-贫氧海洋环境和寒冷干燥的气候条件,富有机质页岩的厚度变化受气候变冷所引起的海平下降和宜昌上升作用的双重影响。页岩中总有机碳含量(TOC),受海底氧化还原环境和海底有机碳通量(Mo-xs)的双重制约。由于不同古地理部位TOC与Ni-xs的相关性不同,在盆地靠近隆起一侧,TOC与Mo-xs的相关性明显高于TOC与Ni-xs的相关性,据此,并结合同期地层碳酸盐碳同位素具有负偏特征,与全球其他地区同期碳同位素组成特点相反,推测奥陶纪凯迪期晚期—志留纪埃隆期早期可能因海平面下降或宜昌上升作用导致海底发生了天然气水合物的溶解和甲烷释放,并由此引起海底有机碳通量的升高,促进有机质的聚集保存。页岩中总有机碳含量与页岩的含气性和孔隙度具有明显的相关性,但孔隙度主要受储层的渗透率和岩石类型制约,与储层的含气性关系不明显,证明孔隙不是页岩气富集的最主要因素。由于储层的含气性主要受控于优质储层的厚度、总有机碳含量和压力系数,因此,有利的沉积相带和良好的保存条件是志留系页岩气藏的主控地质因素。具体到宜昌地区奥陶系五峰组—志留系龙马溪页岩气保存富集上,奥陶纪—志留纪过渡时期中,扬子台地内部坳陷盆地的形成和其中广泛发育的富有机质页岩是页岩气形成富集的基础。而宜昌地区古老基底的发育及其从三叠纪晚期之后开始的缓慢抬升,导致志留系页岩气储层埋深浅,生气高峰时间晚,是志留系页岩气富集保存的关键。     

重新厘定“四川运动”与青藏高原初始隆升的时代、背景:黄陵背斜构造形成的启示

迄今为止对华南地区古—中生界褶皱构造变形形成时期的主流认识是晚中生代的燕山期,但是笔者近年通过对黄陵背斜露头剖面的观察、地质图分析和前人认识的资料汇总,认为黄陵背斜经历过早白垩世以前印支—晚燕山运动的构造变形,晚白垩世、古—始新世经历了伸展隆升或变质核杂岩的形成过程,最终的挤压褶皱构造变形发生在渐新世末大约24.6Ma,即新生代的喜山运动中期。通过研究得到两点启示:(1)引起华南地区NNE走向挤压褶皱与推覆构造最后定型的"四川运动"不是发生在早年谭锡畴和李春昱根据当时资料定位的晚白垩世的燕山期,而应该是古近纪渐新世末的喜山期;形成"四川运动"的宏观背景是始新世中期—渐新世太平洋板块运动的转向,即从43～36Ma以前的太平洋板块向NNW俯冲转为向NWW俯冲,以致构成对中国东部包括扬子—华南板块在内的NWW向挤压,形成中国东部从华南到东北以NNE走向为主的挤压褶皱、推覆构造变形及相应的盆-山地貌,和李四光早年提出挽近时期形成的"新华夏系"构造地貌轮廓一致。(2)中新世印度洋中脊快速扩张,引发印—澳板块向NNE俯冲、推挤引起青藏高原的初次隆升,形成NWW向展布的青藏—闽粤初始高原,黄陵背斜是初始高原与"新华夏系"盆-山地貌的构造结点,具有双重构造特征,经历了中—上新世高原隆升剥蚀和夷平,现今山-盆起伏的构造地貌是上新世晚期至早更新世晚期(3.6～0.8Ma)以来快速隆升的产物。     

黄陵穹隆东、西两翼上三叠统的精细对比

报道了采自于鄂西巴东县上三叠统沙镇溪组新层型剖面3种楔羽叶植物化石，即Sphenozamites marioni Counillon，Sph．fenshuilingensis Meng和Sph．cf．changi Sze。在分析秭归盆地上／中三叠系接触界面特征和化石组合带的基础上，指出盆地西缘上三叠统与下伏中三叠统为连续沉积，而东缘则呈假整合接触。依据黄陵穹隆东、西翼上三叠统的岩性特征、动植物化石和与下伏地层的接触关系，提出荆门—当阳盆地上三叠统王龙滩组和九里岗组可分别与秭归盆地沙镇溪组上部和中下部进行精细对比。     

鄂西黄陵背斜地区前南华纪古构造格架及主要地质事件

主要运用构造筛分与成生联系解析的综合研究方法,在鄂西黄陵背斜地区,进一步厘定了阜平、吕梁(兴山)、四堡(神农)、晋宁(花山)等构造运动及相关的岩浆、变质事件。建立了黄陵(崆岭)杂岩时序以及由近东西向、北东向、北西向三类古构造带复合的前南华纪古构造格架,提出了定型于四堡期的圈椅淌滑脱构造系。      

大巴山构造带东段秭归盆地侏罗纪沉积充填过程及其构造演化

位于大巴山构造带东段秭归盆地较为完整地保存了侏罗纪地层,其沉积和构造演化过程可划分两个不同阶段,即早侏罗世受西北缘断裂走滑控制的伸展阶段和中、晚侏罗世受东部黄陵地区抬升挤压消亡的阶段。下侏罗统香溪组底部砾岩表明侏罗纪盆地开始形成。盆地北缘的砾岩较厚,主要形成于冲积扇和辫状河体系,并在其砾石中发现化石砾石,显示距离物源区较近。盆地东南部和南部砾岩较薄,形成于曲流河沉积环境。古水流和碎屑物源分析表明,盆地早期沉积物主要来自于盆地北部神农架地区。中侏罗统泄滩组和陈家湾组以湖泊相沉积为主。上沙溪庙组和下沙溪庙组为较成熟的曲流河沉积,沉积砾岩中无灰岩和燧石,几乎全部为泥岩砾石。上侏罗统遂宁组和蓬莱镇组虽然也为曲流河沉积,但其河床砂岩底部再次出现了灰岩、燧石等砾石。另外,中侏罗统上部和上侏罗统古水流方向为自东向西,指示物源区变为盆地东部的黄陵背斜地区。盆地的沉积充填特征和盆地西北缘具左行走滑运动的高桥断裂,以及北部南倾的多条逆断层表明断层对盆地形成的主控作用。黄陵背斜地区后期的不断抬升对秭归盆地有重大影响,持续的抬升可能导致盆地消亡。秭归盆地的沉积充填和演化过程,是对大巴山构造带东段“燕山运动”的响应。     

低温热年代对黄陵隆起中新生代古地形的约束

低温热年代技术已经广泛应用于造山带的剥露作用和古地形演化的研究。本文对黄陵隆起进行了裂变径迹和(U-Th)/He热年代学研究,分析计算其隆升剥露速率和厚度,恢复黄陵隆起中新生代古地形。依据岩石样品冷却历史计算出的剥露速率以及剥露厚度结果,综合黄陵隆起现今地形起伏,均衡回弹作用以及古海平面变化情况,获得了黄陵隆起早侏罗世、早白垩世、晚白垩世、晚始新世以及现今5个时期的古地形变化情况。结果表明黄陵隆起地形表现为持续降低的趋势,并存在两期剧烈的隆升剥露阶段。分析认为,白垩纪(140~80 Ma±),黄陵隆起的快速隆升剥露作用与秦岭大别造山带大规模的挤压作用密切相关,晚始新世以来(40~0 Ma)黄陵隆起的快速抬升剥露作用则是对喜山期构造运动的响应。     

新疆西南天山哈拉奇地区古生代地层剖面中三个不整合面的确定及其意义

哈拉奇地区位于西南天山南侧、塔里木盆地西北缘,是塔里木板块和哈萨克斯坦一西伯利亚板块碰撞的前锋区域。出露了寒武纪-二叠纪变质程度较浅的地层;新发现其存在奥陶系-志留系平行不整合、泥盆系-石炭系平行不整合和二叠系-中、新生界角度不整合共3个不整合面,并以阿尔帕确依切克穹窿式复背斜为界,两侧志留系-二叠系沉积环境存在较大差异,组成背斜的奥陶系、寒武系与上覆地层变质作用也不同。奥陶系-志留系平行不整合与区域上祁连运动相对应;泥盆系-石炭系平行不整合同天山运动中期相吻合;二叠系-中、新生界角度不整合为天山运动末期的影响造成。