碳酸盐台地的类型、特征和沉积模式--兼论华北地台寒武纪陆表海-淹没台地的沉积样式

随着对现代碳酸盐沉积环境的系统调查和解释、以及对碳酸盐沉积原理认识的深化,自20世纪60年代,一系列碳酸盐沉积相模式得以建立,其中最引人注目的是Wilson和Tucker的工作。但在镶边陆棚及缓坡模式得到了广泛认可和使用的同时,对陆表海和淹没台地型沉积未能予以足够的重视。与过去相比,现今的海平面是相对较低的,因而没有出现陆表海广泛发育的情况。但在漫长的地质历史时期,陆表海曾经覆盖了广泛的克拉通区域,是碳酸盐沉积最重要的场所之一。本文在系统总结前人成果的基础上,将用于描述大尺度碳酸盐岩沉积环境的碳酸盐台地分为镶边陆棚、缓坡、陆表海、孤立台地和淹没台地5种类型分别描述,并重点强调了陆表海和淹没台地的沉积模式。华北地台寒武系大面积分布的潮坪沉积、鲕粒滩相灰岩和竹叶状风暴砾屑灰岩,以及频繁出现的台地淹没事件,为阐明陆表海和淹没台地的沉积提供了绝佳实例。这些实例和研究表明了碳酸盐沉积环境的多样性和沉积过程的复杂性,以及将今论古的困难性,从而为碳酸盐沉积原理的认识和沉积环境的解释提供新认识和新思路。     

四川盆地：周缘活动主控下形成的叠合盆地

四川盆地位于扬子板块西缘和青藏高原东缘,地震勘探资料等揭示盆地前寒武纪基底保存完整的古俯冲带和地堑-地垒结构,说明盆地基底后期构造活动非常稳定;显生宙以来经历晚震旦世-石炭纪、二叠纪-中三叠世两幕克拉通边缘强拉张-强挤压,而克拉通内弱拉张-弱挤压的构造演化过程,体现出盆地内部稳定性结构沉积演化特征。克拉通内弱拉张初期以海相碳酸盐岩大面积稳定沉积（即震旦系灯影组和二叠系栖霞-茅口组）和随后的风化壳岩溶作用（即桐湾期、东吴期等不整合面）为特征,弱拉张期以拉张槽（如：绵阳-长宁拉张槽和开江-梁平拉张槽等）的形成为典型特征;弱挤压则以古隆起（如：加里东期乐山-龙女寺古隆起、印支期泸州古隆起等）的发育为典型特征。四川盆地晚三叠世后的前陆盆地演化阶段受控于其周缘造山带逆冲推覆构造活动,是现今地貌和构造盆地的主要建造期,形成了四川盆地周缘突变（线型）和渐变（弥散型）两种盆山结构。盆地西边界（龙门山）和北边界（米仓山-大巴山）即是线型突变边界,也是扬子地块（板块）的边界,边界几何形状和扬子板块刚性特征对盆山系统结构-构造特征等有较大的控制作用;四川盆地的东边界（齐岳山-大娄山）和西南边界（大凉山）即是渐变弥散型边界,同时也是板（陆）块内部的边界,它们受控于邻区（盆外）的构造变形和盆内沉积盖层中滑脱层的分布特征。受控于盆地（克拉通）周缘活动,四川盆地垂向上前寒武纪基底与盖层、盖层内早期和晚期构造具解耦特征。基底与盖层构造的解耦有利于盆地内部前寒武纪基底结构构造的保存和盖层内大型隆-坳结构的形成演化;盖层内早期和晚期构造的解耦有利于早期构造免遭后期破环,对深层油气藏的保存意义重大。总之,四川盆地可能是具独特形成过程和特征的叠合盆地新类型,其突出特征表现为周缘活动、内部稳定及早期和晚期构造解耦。     

华北地块中部新构造运动

由于印度板块持续向北运动,引起青藏高原的挤出,并于中新世末引起华北地块的向东挤出。大约在7.3 Ma,太行山西侧渭河盆地唐县面首先解体,继而向北、向东发展;到5 Ma左右,太行山东麓断裂带的右行走滑,导致华北中部唐县面全面解体,形成多个太行山内部山间盆地,以及太行山西侧山西地堑系。这些断陷盆地的断陷幅度各不相同,太行山西侧山西地堑系断陷幅度较大,太行山内部山间盆地断陷幅度较小,太行山东部的渤海湾盆地断陷活动不明显。伴随着盆地的形成,太行山相对进入快速隆升阶段。山西地堑系控盆断裂以及太行山东麓断裂带第四纪以来仍存在明显活动,切割并控制第四系,局部在地表形成地裂缝。华北地块中部的应力场恢复以及深部构造分析表明,深部地幔上涌对浅部伸展构造的形成具有重要的影响,深部构造演变与浅部构造演变具有高度的一致性和耦合性。太行山东部渤海湾盆地自中新世以来就进入拗陷阶段,断裂活动弱,构造演化与西侧差异较大,表明这期构造运动动力源于西侧,太行山东麓断裂带作为两侧差异演变的边界,调节着两侧的差异构造活动。     

徐淮地区早白垩世丰山和蔡山高镁埃达克质岩:拆沉下地壳熔融的熔体与地幔橄榄岩的反应

徐淮地区丰山花岗闪长斑岩和蔡山石英闪长玢岩的岩石地球化学、Sr-Nd-Hf同位素和石榴石的矿物化学研究对探讨华北克拉通东南缘早白垩世高镁埃达克质岩的岩石成因和构造演化具有重要意义。结果表明,丰山花岗闪长斑岩和蔡山石英闪长玢岩具高SiO_2(60.98%～67.88%)、富Al_2O_3(14.37%～15.04%)以及高的Na_2O/K_2O比值(1.58～2.24)和Mg~#值(57～66)的特征;富集LILE(Rb、Ba、Sr)和LREE,亏损HFSE(Nb、Ta、Ti)和HREE,具有Pb正异常和弱的Eu异常;结合高的Sr含量(579×10~(-6)～778×10~(-6))以及Sr/Y(33～69)和(La/Yb)_N比值(8.63～13.7),低的Y(10.5×10~(-6)～17.8×10~(-6))和Yb含量(0.74×10~(-6)～1.17×10~(-6)),暗示它们属于高镁埃达克质岩。丰山和蔡山埃达克质岩石的初始~(87)Sr/~(86)Sr比值介于0.7079～0.7086之间,ε_(Nd)(t)值变化于-10.77～-7.18之间,t_(DM2)=1504～1793Ma;岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值为-14.2～-5.3,t_(DM2)=2101～2898Ma。徐淮地区早白垩世利国、班井、夹沟高镁埃达克质岩石中岩浆锆石的ε_(Hf)(t)值分别介于-13.4～-7.0、-13.4～-7.9和-15.9～-4.5之间,它们的t_(DM2)分别变化于2248～2825Ma、2331～2824Ma和2030～3048Ma之间。徐淮地区丰山和蔡山高镁埃达克质岩的Sr-Nd-Hf同位素组成和丰山花岗闪长斑岩中铁铝榴石残留晶的存在,结合它们高的Pb同位素组成和继承锆石U-Pb年代学暗示,丰山和蔡山高镁埃达克质岩浆主要起源于俯冲断离的扬子克拉通石榴辉石岩相下地壳物质熔融的熔体与地幔橄榄岩的反应,同时有拆沉的华北克拉通基底物质的参与,形成于华北克拉通东部岩石圈减薄的伸展构造背景。     

大氧化事件在山西滹沱群中的记录:碳酸盐岩碳同位素资料分析

古元古代早期爆发了全球性大氧化事件（GOE）,诱发了休伦冰川事件（Huronian Glaciation Event,HGE）和2.3~2.06Ga的拉玛岗地-瓦图里碳酸盐碳同位素正漂移事件（Lomagundi-Jatuli Event,LJE）。滹沱群是华北克拉通最具代表性的古元古代沉积地层,变质程度最低,地层学研究程度高,是探索GOE以及HGE和LJE的理想研究对象。通过总结和分析滹沱群碳酸盐岩碳同位素研究结果,我们发现：（1）滹沱群主体未显示δ¹³C_carb正漂移现象,但下部大石岭组有高达3.5‰的δ¹³C_carb正异常;（2）显示δ¹³C_carb正异常的大石岭组可能形成于2.08Ga之前,未显示δ¹³C_carb正异常的东冶亚群可能形成于2.06Ga之后;（3）五台地区记录休伦冰川事件的冰碛岩应发育在大石岭组之下,即四集庄组砾岩。总之,滹沱群形成于2.3Ga之后,下部豆村亚群沉积于HGE或LJE期间,可能保留了更显著的δ¹³C_carb正漂移信息及冰川沉积记录,中部的东冶亚群沉积于LJE之后,不存在δ¹³C_carb正漂移。     

伊宁地块早石炭世球泡流纹岩的发现及地球化学特征

伊宁地块西段中部阿腾套山一带发现的球泡流纹岩,多数产于早石炭世海相无球泡流纹岩夹层中,整体呈层状、互层状,球泡通气孔顺层平行于流纹构造定向分布,推断是海相极浅水环境下的产物,因而具有精细指相意义。该球泡流纹岩与同期A型花岗岩类共生,属碱性岩类,SiO_2含量为69.18%~77.69%,K_2O大于4%,Al_2O_3为11.32%~16.24%,Ga/Al×10~4=2.1~7.8,∑REE=85.22×10~(-6)~348.8×10~(-6),(La/Yb)_N=6.7~14.8,相对富集轻稀土,δEu具明显负异常,稀土配分及大离子元素蛛网图均与A型花岗岩类地球化学特征总体相同。ε_(Hf)(t)均大于0(+12.5~+15.5),两阶段锆石Hf模式年龄大于锆石U-Pb年龄,表明源区可能为早古生代新生地壳物质部分熔融演化而来。A型球泡流纹岩与同期A型花岗岩类均形成于拉张构造环境,是区内早石炭世大哈拉军山组中迄今唯一发现的显示拉张构造环境的珍贵实例。为揭示和探讨伊宁地块总体处于汇聚大背景下的局部拉张环境,以及东窄西宽之楔形构造形态提供了可能。     

通化盆地亨通山组沉积特征及储层发育规律

在野外地质调查、岩芯描述和测试分析的基础上,对通化盆地亨通山组的沉积相类型、沉积环境及演化进行研究,识别出冲积扇、扇三角洲、水下扇、浅湖-半深湖和火山机构5个沉积相类型,并分析了沉积相展布特征。根据孔隙度、渗透率和压汞分析,确定亨通山组储层发育的岩性,包括砾岩、砂岩、粉砂岩、凝灰质砂岩、凝灰岩和凝灰熔岩,确定储层为特低孔-低孔、超低渗透储层。研究认为亨通山组储层发育的有利沉积相为水下扇相和火山岩相。原生孔隙发育,保证了石油注入时的条件。后期受到较大的埋深、火山物质和成岩改造,虽然有一定的溶蚀孔隙出现,但原生孔隙破坏和大量的黏土矿物生成,堵塞了吼道,导致储层物性差。     

内蒙古白乃庙逆冲推覆构造特征及其地质意义

白乃庙逆冲推覆构造自四子王旗北东的十二台向东经白乃庙、博日和延至化德地区,大致沿北纬42°线东西向延伸超过190 km。它发育于华北克拉通与其北侧的奥陶纪白乃庙岛弧带之间,成为华北克拉通与北缘增生带的构造界线,是一套较为典型的陆缘褶冲带。它表现为华北克拉通北缘的中-新元古界白云鄂博群向北逆冲于白乃庙群及其弧后盆地的上志留统徐尼乌苏组和顶志留统西别河组之上。根据构造变形解析并结合音频大地电磁测深资料(CSAMT),得出白乃庙逆冲推覆构造由一系列分支逆断层组成,并向深部于120~800 m处交汇成主底板断层,构成一套叠瓦式逆冲推覆构造,并发育规模不同的构造窗和飞来峰。根据构造窗与飞来峰之间的距离,提出逆冲位移量大于14 km。通过线理及褶皱枢纽统计,指出白乃庙逆冲推覆构造的逆冲方向为自南向北。依据逆冲岩席中发育的断夹块的叠置关系及构造岩的特征,认为其经历了两个期次的活动。对断裂带内同构造形成的包裹石英透镜体的白云母分别进行了Rb-Sr和Ar-Ar同位素测年,认为白乃庙逆冲推覆构造早期活动于450~410 Ma,是白乃庙岛弧带与华北板块碰撞的构造反映。白乃庙逆冲断层晚期活动于晚二叠世至早三叠世,是古亚洲洋最终闭合的构造表现,亦印证研究区经历了印支期构造运动。     

2009号台风"美莎克"登陆后长时间维持及给吉林省带来强降水的成因分析

采用地面常规观测资料及NCEP/NCAR全球再分析资料,对2009号台风"美莎克"二次登陆我国东北地区并在陆上维持较长时间造成吉林省大范围暴雨、大暴雨天气的原因进行诊断分析.结果表明:一是台风登陆后高空槽缓慢又持续地向台风进行正涡度的输送,使台风中高层能够从环境场斜压区获得正涡度的补充;二是三条水汽通道向台风源源不断地注入暖湿空气,为台风内积云对流的发展提供了保障,而活跃的积云对流在抬升过程中凝结潜热释放又给台风的维持提供了所需的能量;三是高空槽与台风冷暖气团交汇有明显锋生,干冷空气缓慢持续地浸入台风底层,产生持续稳定的降水.     

西藏当雄九子拉地区石炭系诺错组中震积岩的发现及意义

西藏当雄九子拉地区石炭系诺错组地层序列中,首次发现了一套非正常沉积的粉砂岩和灰岩的组合.岩系中可识别出非正常的沉积构造,即微同沉积断裂、火焰状构造、同生变形构造及振动液化泄水构造等,这一软沉积变形构造具震积岩的识别标志特征,代表灾变事件震积的地质记录.在剖面结构上大致显示为7个单元的震积序列,自下而上由下伏弱震层(A)—液化脉(B)—震褶岩(C)—震裂岩(D)—阶梯状微断层(E)—火焰状构造(F)—上覆未震层(G)的渐变过程及震积作用逐渐减弱的趋势呈不同形式的组合出现,有ABG、ACDG、AEG、ABCG和ABFG等组合.本研究分析认为晚古生代诺错组早期存在一个强烈的构造活动时期,结合震积岩的分布及区域地质背景研究表明,九子拉北侧一带可能为近东西向同生断裂带,该断裂带的强烈构造活动是本区诺错组震积作用的直接诱发因素.从而佐证了九子拉地区正处于构造转换阶段.本研究对分析晚古生代的构造演化、沉积盆地类型奠定了基础,同时保存完好的震积事件地层记录对推断古断裂、古环境也具有较大意义.