地球轨道旋回沉积节律研究进展——兼论轨道旋回的沉积学特征、年代学意义和研究方法

地球轨道旋回是古代沉积记录中常见的由地球轨道参数变动控制的沉积节律,它不仅自身表现显著的节律性,而且通过反馈体系强烈影响着沉积作用。同时,轨道旋回节律在不同的沉积背景下以不同的沉积特征显现和规则性叠加。地球轨道旋回赋有的规则频率变化特征又使其具有年代学意义和应用价值,它是天文地质学、地层学及沉积学研究的重点内容。根据国内外资料综述了这些方面的研究进展,并探讨了地球轨道旋回的研究方法。     

陆相断陷湖盆T-R旋回沉积层序与研究实例

陆相断陷湖盆的沉降机理、湖盆形态等均有别于其它类型的沉积盆地,因此,沉积层序的内部构成及层序边界发育特征也不同。在这种湖盆中,不适合于直接套用“Vail学派”的被动大陆边缘型盆地的层序地层学模式,但其基本原理仍可应用。以东濮断陷盆地为例,分析了盆内构造－沉积旋回之内的湖进－湖退（T－R）旋回沉积层序,这种层序由湖进体系域（LTS）与湖退体系域（LRST）组成。LRST中发育有各种不同类型的储集砂体。由于断陷湖盆的边缘坡度陡峭,以及湖平面升降幅度有限,因此,叠加于构造－沉积族目之上的更高频T－R旋回层序缺乏Ｉ型层序边界,控制T－R旋回发育的主要因素是区内构造（断层）的幕式活动,而更高频的T－R旋回的形成则与米兰柯维奇气候旋回相关联。     

东营凹陷地下水动力场的形成与演化

沉积盆地地下水动力场的理想模式可以归纳为对称型和不对称型两种,其中局部地下水动力单元可以划分为泥岩压榨水离心流,大气水下渗向心流,越流、越流蒸发泄水和滞流4种类型。地下水动力场的演化具有旋回性,每个旋回可以分为两个阶段:盆地沉降沉积时期的泥岩压榨水离心流阶段和盆地抬升剥蚀时期的大气水下渗向心流阶段。随沉积盆地的形成与演化,水动力场也有形成、发展和消亡的过程。东营凹陷地下水动力场在平面上呈对称性:总体上大气水由凹陷边缘向凹陷中心渗入,凹陷内部各洼陷为压榨水形成的离心流区,凹陷边缘南部斜坡带和北部断阶带以及凹陷内部中央断裂带为越流泄水区。纵向上,局部水动力单元强度及演化规律与地层的埋藏深度有关。随着埋藏深度的增加,水动力单元强度逐渐减弱。     

青藏高原东缘都江堰湖相沉积MIS3a阶段的快速气候变化记录

深海氧同位素第3阶段晚期(MIS3a)是青藏高原较为特殊的暖湿时期, 为了解这一时期高原东缘的气候变化细节, 利用AMS14C定年和粒度、总有机碳、正构烷烃等环境代用指标提取了四川都江堰湖相沉积剖面的相应记录.经过校正后的日历年龄显示此剖面沉积于43.6~34.6 kaBP期间, 记录了千年尺度的D-O旋回事件, 其分布时段分别为: DO11(43.6~41.8 kaBP), DO10(41.8~39.2 kaBP), DO9(39.2~37.7 kaBP), DO8(37.7~35.5 kaBP), DO7(35.5 kaBP~未见顶).该剖面总有机碳曲线与南京葫芦洞石笋和格陵兰冰心(GRIP)氧同位素曲线的对比表明, 该区域气候记录对全球高纬地区的冰量变化和亚洲季风演化具有响应; 而中纬度太阳辐射岁差对该区域气候波动的控制作用较强导致了细节上存在差异.      

中更新世以来西菲律宾海上层水体结构演化特征——来自钙质超微化石Florisphaeraprofunda的证据

MD06-3050岩芯位于西菲律宾海吕宋岛以东本哈姆高原,利用钙质超微化石下透光带种属Florisphaera profunda占总颗石的相对丰度,恢复了中更新世以来该海区的上层水体结构演化特征。结果显示,西菲律宾海区自1040ka以来,温跃层/营养跃层经历了由浅—深—浅—深的长周期变动,可能是由于全球碳库的长周期变化对气候系统的大规模调整所致; 同时温跃层/营养跃层也具有明显的冰期-间冰期旋回性特征。温跃层变动的另一个重要特征是在中布容事件前后呈现出相反的冰期-间冰期变化趋势,认为可能是由东亚冬、夏季风强度变化引起。     

单岩性米级旋回在旋回地层划分中识别——以北京西山张夏组为例

通过对传统米级旋回成因的讨论,提出了在传统的四种米级旋回之间存在米级旋回的过渡类型,即单岩性米级旋回的观点,并从米级旋回的成因及层序—岩相古地理方面对单岩性米级旋回的形成模式进行了分析,在野外露头对北京西山张夏组碳酸盐岩进行了旋回地层划分,就沉积间断面不易识别的旋回地层进行了讨论,并识别出了单岩性米级旋回。层序—岩相古地理背景下的米级旋回模式,可对米级旋回的平面展布进行预测;单岩性米级旋回的发现,有利于提高三级旋回层序识别及划分的精度。     

中国西北地区沉积盆地发育的区域构造格局与演化

中国西北地区是不同地质时期多个全球性大地构造单元的组成部分,具有南北分带、东西分区的构造特征,经历了中、新元古代—古生代期间地壳增生、洋-陆转换、板块开-合旋回、晚二叠世以来盆地的叠加改造和新生代印度与欧亚板块碰撞远源效应等长期演化过程,具有明显的阶段性。研究表明,现今盆地多位于具有一定规模的经过前震旦系不断增生作用所形成的陆块基底之上,塔里木盆地塔中、塔北、塔东北地区基底可能以古元古界为主,而巴楚地区则以晋宁期的变质基底为主。准噶尔盆地前震旦纪存在多个独立发育的块体,古生代总体具有多岛洋的性质。柴达木盆地、河西走廊及邻区的诸多中小型盆地的基底主要为中元古代形成。敦煌盆地、北山地区众多中小型盆地坐落在中小地块或者古生代活动陆缘的岛弧之上。西北地区早古生代经历了一个完整的板块开-合旋回,但不同地区有不同表现方式。北疆地区至少存在寒武纪—早奥陶世、志留纪和泥盆纪3个主要时期的蛇绿岩,反映了在早、晚古生代各存在一定规模的洋盆。在不同带的早古生代洋盆具有不同的闭合时间。塔里木盆地周缘南天山洋、西昆仑洋及阿尔金、祁连、东昆仑、北山地区早古生代洋盆的发育时间为寒武纪早期,经过了中、晚寒武世到早奥陶世早期洋盆的扩张,早奥陶世晚期构造应力场转为挤压体制。志留纪中晚期至早泥盆世,西北地区存在全区性的板块拼合与碰撞以及不同程度的变形变质过程。西北地区晚古生代又经历了一个完整的板块开-合旋回,天山全区、准噶尔南部、东西两侧分别进入碰撞后新的大规模的伸展阶段,均形成了有限洋盆,其时代略有差别,上、下石炭统之间可能存在构造转换。塔西南地区早石炭世伸展作用形成了晚古生代的西昆仑洋和陆缘裂陷盆地,中二叠世康西瓦—苏巴什洋盆向北侧俯冲消减,发生于中、晚二叠世之间的海西晚期构造运动是西北地区具有重大变革意义的一次构造运动。晚二叠世—新生代是西部地区构造格局大的调整与定型时期,在总体表现为多板块拼合后的宏观背景下,经历了多期幕式挤压与伸展交替的构造演化过程,并不是以往所简单认为的各种前陆盆地的组合,晚期均受到了青藏高原快速隆升所导致的远源碰撞作用的强烈改造。构造格局的差异性和演化的阶段性使西北不同地区、不同时期盆地发育和叠加组合方式差异很大,油气地质条件的明显不同,油气资源丰度差别很大。     

临清坳陷东部石炭-二叠系二次生烃差异性研究

受盆地多旋回叠加和反转演化控制,临清坳陷东部石炭-二叠系含煤系地层烃源岩经历了二次生烃过程,并在空间上表现出强烈的差异性。通过对这套烃源岩生烃史模拟结果表明,石炭-二叠系烃源岩于早中三叠世进入生烃门限,随后印支运动造成全区生烃中止,中新生代烃源岩再次深埋,发生二次生烃作用。不同井区二次生烃在时间和空间上存在差异性,洼陷带发育三个“二次生烃”阶段,生烃高峰期发生在新生代,凸起带发育两个“二次生烃”阶段,生烃高峰期发生在中生代,隆起区尚未发生二次生烃。二次生烃早期生成的烃类基本遭受破坏,晚期生成的烃类具备成藏条件,是勘探的主要目标。现今洼陷带烃源岩已进入成熟-高成熟阶段,成为晚期煤成气藏的气灶。     

青藏高原古近系牛堡组三段天文周期旋回分析及古湖平面演化研究：以尼玛盆地尼1井为例

青藏高原中部尼玛盆地是一个形成于班公湖-怒江缝合带之上的新生代陆相裂谷盆地。交通不便和勘探程度较低等因素导致其高精度沉积旋回特征和地层学一直鲜有研究。尼1井是盆地内第一口地质探井,通过对该井古近系牛堡组三段的自然伽马测井曲线进行频谱分析,证实了天文轨道周期对盆地内湖相地层的沉积具有显著影响。滤波分析显示牛堡组三段保存了41个短偏心率(～100 kyr)周期,76个斜率(～54 kyr)周期和178个岁差(～23 kyr)周期,平均沉积速率为92.03 m/Ma,沉积时限～4.1 Myr。此外,结合Fischer图解与总有机碳含量的变化趋势,确定牛堡组三段湖平面经历了1次长周期的升-降变化过程。综合分析,认为尼玛盆地优质烃源岩的形成主要受天文旋回周期影响下的湖平面变化所控制。

     

准噶尔盆地莫北凸起侏罗系三工河组沉积演化及微相构成

运用高分辨率层序地层学原理将准噶尔盆地莫北凸起侏罗系三工河组划分为10个短期基准面旋回、2个中期基准面旋回。按照短期基准面旋回期次分析了该区沉积演化特征,在三工河组沉积期,研究区经历了辫状河三角洲前缘、曲流河三角洲前缘及滨浅湖的交替演化过程。不同的演化期,其微相构成具有很大的差别,辫状河三角洲前缘沉积主要由辫状河水下分流河道微相及河道间微相构成,河口砂坝及远砂坝不发育;曲流河三角洲前缘沉积微相有曲流河水下分流河道、支流间湾、河口坝、远砂坝及席状砂,以水下分流河道微相为主,河口坝较发育,远砂坝、席状砂次之;滨浅湖沉积微相由砂泥坪及滩坝构成。通过分析认为,在中期基准面下降到上升的转换位置,辫状河水下分流河道叠置连通广泛分布,为本区最有利的构造油气藏储集砂体;中期基准面上升和下降的中期,曲流河三角洲前缘水下分流河道及河口坝砂体发育,孤立状分布,为形成岩性油气藏的有利储集砂体。