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2010年  第28卷  第5期

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专题研究
活动古地理重建的实践与思考——以青藏特提斯为例
王成善
2010, 28(5): 849-860. doi:
摘要:
由于石油工业的推动,特提斯构造域一直作为活动古地理重建的重点研究地区,并取得大量研究成果,直接推动了全球古地理研究工作的深入。近年来对位于该构造域东部的青藏高原地区进行了活动古地理重建的研究工作实践,其主要思路是:在古地理重建数据库和古地理重建模拟系统开发的基础上,依据古地磁学运动轨迹研究古大陆位置,结合古构造和古生物对青藏高原喜马拉雅(印度北缘)、拉萨、东和西羌塘地体的古大陆位置进行复位;利用深部地球物理、地表地质断裂证据,借助生物古地理资料,对古大陆和盆地的边界、规模予以限制;利用变形缩短率、构造平衡剖面恢复技术等对原型盆地进行复原;在沉积和生物环境识别划分基础上,编绘基于古大陆重建的岩相和生物古地理图;进一步通过沉积学、沉积地球化学、古生物有关方法和技术,对古海洋海水参数特征、海洋气候参数进行分析研究,探讨古地理和古构造格局控制下的古海洋、古气候条件与盆地、储集岩和烃源岩的形成环境。通过活动古地理重建的研究趋势分析和青藏特提斯的实践认为,古地理重建是现代地质科学的集成,是一项复杂的系统工程。它的研究不仅具有从过去走向未来,从固定走向活动,从古大陆再造到古地理重建,从示意性的小比例尺到大比例尺,以及模拟技术、信息技术、全球定位技术(GPS)等特点;而且具有从单一沉积学要素到古环境、古气候、古海洋等多种要素,可以表现地质历史中各种地质作用及其结果(如古构造和地貌、岩浆和变质作用与各种岩体的剥露)的优势。我们相信,活动古地理重建研究将会成为未来我国沉积地质学重点研究领域之一。
白云岩成因探讨:新疆三塘湖盆地发现二叠系湖相喷流型热水白云岩
柳益群
2010, 28(5): 861-867. doi:
摘要:
晚石炭世—早二叠世是新疆北部地区构造转换、海陆变迁的重要变革时期,包括三塘湖盆地在内的北疆地区该时期发育多个呈近东西向分布的陆内裂谷,其中存在大量基性、酸性及中性火山岩,它们以裂隙式喷发为特征。中二叠世芦草沟期,北疆地区发育裂谷期后半深湖沉积,沉积了厚层暗色泥岩、凝灰质泥岩、白云质泥岩夹白云质泥晶灰岩、凝灰岩、白云岩及火山岩的岩石组合,在暗色泥岩、凝灰质泥岩中普遍发育吐鲁番鳕鱼、双壳、叶肢介、介形虫等化石。其中的白云岩具如下特征:以铁白云石为主,多呈泥晶和粉晶状,与泥晶石英和有机质(含藻类)构成纹层;与方沸石岩互层,并作为方沸石的胶结物同时交代方沸石;伴生纳长石、伊利石、硬石膏、黄铁矿等多种热液矿物。此类白云岩及其热液矿物为本研究区首次发现,其分布与上石炭统火山岩的分布范围一致,表现出裂隙式、点式分布特点;火山岩中发育丰富的网状、树枝状裂缝并被热液矿物充填,可见火山岩具角砾状构造,可能反映了热液喷流口的沉积特征。初步分析认为该白云岩是一种与岩浆作用、深部热液作用相关的喷流型湖相热水沉积白云岩。
构造活动盆地沉积层序形成过程模拟——以断陷和前陆盆地为例
林畅松
2010, 28(5): 868-874. doi:
摘要:
应用二维层序地层模拟系统开展了构造活动盆地沉积层序的形成过程的动态模拟分析,揭示了同沉积断裂活动、湖平面变化及沉积物供给量变化相互作用对沉积层序形成的控制作用。模拟表明,快速的构造沉降、相对高的湖平面和大量的沉积物供给是形成相对深水扇三角洲的必要条件;而沉积物的供给量变小或构造沉降量加大时有利于形成近岸湖底扇或水下扇。模拟揭示出断陷湖盆陡坡边缘断裂形成的古地貌坡折控制着低水位域浊积扇或湖底扇的发育部位,同时对水进或高位域的三角洲前缘的沉积中心的分布具控制作用。断裂坡折带的构造沉降是控制可容纳空间变化的关键因素。在陆内前陆逆冲构造边缘,层序发育早期(底部)发育冲积扇和河流沉积,但由于相对快的构造沉降形成水进序列;在快速沉降的晚期沉降速率减小,碎屑体系向盆地方向推进,形成广泛河流三角洲沉积。由隐伏逆冲断裂形成的构造坡折带对低位域的分布具控制作用。在构造坡折带下的低位域砂体与上覆的水进域泥岩组合可形成重要的地层油气藏。
中国前中生代海相烃源岩发育的构造—沉积条件
金之钧
2010, 28(5): 875-883. doi:
摘要:
中国前中生代主要发育海相沉积,发育多层系、多沉积类型的烃源岩,展示了中国海相层系广阔的油气资源前景。但受构造背景和沉积环境的差异性控制,这些烃源岩的品质和分布规律也存在很大差异。震旦纪—早古生代早期(Z-O2),中国主要板块处于洋盆扩张、陆块离散的构造—沉积阶段,围绕华北、扬子、塔里木等主要陆块周围,发育被动大陆边缘斜坡相烃源岩,这类烃源岩具有宽带状分布、范围广、品质优、长期继承性发育的特点。早古生代晚期(O3-S),为洋盆俯冲消减、古中国陆汇聚形成阶段,受板块边缘隆起围限,主要发育台内坳陷烃源岩,这类烃源岩具有面状分布、持续时间较短的特点。晚古生代—中生代早期(D-T),华北以相对的稳定构造背景为主,主要发育海陆过渡相煤系烃源岩,此类烃源岩具有面状分布、分布面积大、以生气为主的特点;南方以离散构造背景为主,华南台地裂解成“盆包台”格局,在深裂陷内部发育深水盆地相烃源岩,此类烃源岩具有窄带状分布、品质优、分布面积较小的特点。
羌塘中生代(T3—K1)盆地演化新模式
王剑
2010, 28(5): 884-893. doi:
摘要:
在羌塘盆地上三叠统那底岗日组陆相火山岩—沉火山碎屑岩及冲洪积相砂砾岩之下,作者发现了一个十分重要的古风化壳。该风化壳穿时超覆于肖茶卡组(T3上三叠统?)及其以下的二叠系及石炭系地层之上,沉积超覆于古风化壳之上的那底岗日组陆相火山岩—沉火山碎屑岩及冲洪积相砂砾岩代表了羌塘中生代(T3—K1,晚三叠世卡尼期至早白垩世时期)新一轮沉积作用的开启。采用SHRIMP锆石U-Pb同位素定年方法,作者在羌塘盆地胜利河地区和望湖岭地区分别获得了一组那底岗日组玻屑凝灰岩和晶屑凝灰岩的年龄,其值为216.8±2.1 Ma和217.3±2.5 Ma;这些同沉积年龄证据证实了羌塘中生代盆地的开启时间应该为晚三叠世卡尼—若利期。羌塘中生代盆地早期沉积作用经历了一个由陆相至海相的沉积超覆过程。伴随着岩浆侵入、火山爆发及火山碎屑沉积作用,沉积超覆作用是从冲洪积相开始。总体上,表现为一个向上由浅变深的海侵序列,显示为被动陆缘裂陷盆地特征。
不同尺度构造—层序岩相古地理研究思路与实践
陈洪德
2010, 28(5): 894-905. doi:
摘要:
古地理图的编制是恢复不同地质历史时期古地理面貌的重要手段。具有不同规模的构造运动、不同周期或级次的全球海平面升降或基准面旋回、沉积作用和气候等因素相互作用影响下耦合成的沉积层序常常表现出不同时间跨度和空间分布范围的旋回特点。不同级别和规模的沉积层序为不同驱动机制下不同规模的沉积响应。为了与油气紧密结合,通常选择Ⅱ级、Ⅲ级层序体系域和中期基准面旋回相域为编图单元,分别在大的块体、单盆地或盆地内大的区域和重点区块编制具有等时性、成因连续性和实用性的小、中、大比例尺层序/岩相古地理图,不同尺度地刻画出古地理面貌,从不同规模和尺度上反映物质的聚集和分布规律,为优选勘探区、预测有利区带和确定储集体提供有利的理论和实际依据,从而为油气勘探各个阶段服务。
南海白云凹陷深水区渐新世—中新世断阶陆架坡折沉积过程响应
徐强
2010, 28(5): 906-916. doi:
摘要:
南海珠江口盆地白云凹陷深水区在渐新世—中新世经历了后退断阶式的陆架坡折带演化,该过程控制了本地区沉积体系的发育和分布,从而也在一定程度上影响了油气藏的形成与分布。基于近期最新钻井资料、精细沉积学分析和长电缆高质量三维地震资料解释,结合陆架边缘三角洲沉积模式理论,开展了该区断阶陆架坡折控制的沉积过程响应特征研究。发现渐新世陆架坡折带主要的沉积过程响应是珠海组陆架边缘三角洲前积楔-浅海陆架沉积体系,中新世后退断阶陆架坡折主要沉积响应为生长断层复杂化的陆架边缘三角洲与斜坡扇体系, 该发现将有助于指导深水油气勘探。
古湖泊学研究——以桦甸断陷盆地为例
刘招君
2010, 28(5): 917-925. doi:
摘要:
古湖泊学是研究湖泊系统历史演变的科学,是一门综合性很强的地球科学。本文综述了古湖泊学的定义、研究现状及常用的研究方法,并以吉林桦甸古近纪断陷含油页岩湖盆为例进行了应用。桦甸盆地为小型半地堑盆地,盆地南缘F1断裂控制了古近系湖泊演化特征。桦甸盆地富含油页岩资源,具有开展古湖泊学研究的优势条件。桦甸油页岩具明显的黑白相间的双层结构特征,有机质条带和陆源碎屑颗粒呈现良好的韵律互层,有机质呈现褐色或黑色条带,夹杂石英、长石颗粒的粘土矿物呈白色条带。根据泥岩和油页岩的有机碳含量垂向变化特征,桦甸组古湖泊生产力演化趋势为:中部含油页岩段>上部含煤段>下部含黄铁矿段,反映油页岩沉积时,湖盆古湖泊生产力最高。根据油页岩岩石学特征、V/(V+Ni)、Sr/Ba和B/Ga等元素比值分析,中部含油页岩段时期,表现出一种淡水与半咸水—咸水交替变化的沉积演变过程,可以形成一定程度的盐度分层,使底层水处于缺氧环境,有利于有机质的保存。随着古湖泊学的不断发展,它已经在油气资源勘探开发及全球环境与气候变化等领域发挥了重要作用,但仍存在一些理论及方法问题需要湖泊地质工作者的不断努力与探索。
极浅水边界层的沉积环境效应
高抒
2010, 28(5): 926-932. doi:
摘要:
极浅水环境是水深远小于正常边界层厚度的环境,潮滩滩面和潮水沟就经常处于这种环境之中。来自江苏潮滩的观察资料表明,落潮后期滩面和潮水沟在薄层低速水流作用下可形成浅水波痕、平床和次级潮水沟形态,而边界层内的流速结构仍然得以维持,物质输运强度也与Von Kármán-Prandtl模型所定义的u100数值相一致。涨急时段中潮位附近形成的滩面涌潮是极浅水边界层的另一种动力学行为,它代表薄层高速水流作用下发生的底部边界层系统的崩溃,此时Von Kármán-Prandtl模型所刻画的流速结构不复存在。滩面涌潮高度是系统崩溃的临界水深,它可以定量地表示为Hb=4z0。极浅水边界层过程对潮滩沉积和地貌形成具有独特的作用。
浅水三角洲沉积模式
张昌民
2010, 28(5): 933-944. doi:
摘要:
浅水湖盆三角洲与一般三角洲具有明显的差异,为弄清浅水三角洲的沉积特征和砂体分布规律,以现代沉积、地震属性反演和密井网区解剖,确定了两种特征截然不同的浅水湖盆三角洲,即枝状的分流河道型三角洲和连片的分流砂坝型三角洲(现代洞庭湖和鄱阳湖、尕斯N1—N21油田、BZ28和BZ26区块三维地震属性)。枝状三角洲骨架砂体发育的主体为天然堤,三角洲呈现出明显的树枝状,各朵体分散、朵体间不连接或通过决口水道连接。三角洲整体上不具备广阔的平原相带,呈现出窄条状的特征。分流砂坝型三角洲发育的主体是分流砂坝,砂呈现朵状、坨状,朵体发育集中,基本上呈现片状分布,在各朵体之间部位会发育分流间湾沉积,但常常因朵体增长而被填充,最终常表现为浅水沼泽。
沙特鲁卜哈里盆地Unayzah组砂岩储层特征
张哨楠
2010, 28(5): 945-952. doi:
摘要:
沙特鲁卜哈里盆地Unayzah组是中东地区重要的含油气层位,野外地质调查研究和钻井地质研究的结果表明,Unayzah组的沉积环境是在干旱条件下沉积的风成沙丘、干盐湖、季节性辫状河流以及风化壳。由于Unayzah组砂岩中石英含量比较高,岩石类型主要为石英砂岩,成岩作用较为简单,成岩作用对储层的改造和影响比较小。储集空间类型主要为粒间孔隙。Unayzah组是鲁卜哈里盆地油气勘探的主要目的层。
塔里木盆地东部寒武系白云岩储层及相控特征
邵龙义
2010, 28(5): 953-961. doi:
摘要:
根据钻井岩心、薄片、物性等数据资料,对塔里木盆地东部寒武系白云岩储层特征进行分析,并探讨沉积相对储层形成的控制作用。塔东地区寒武系白云岩可分为交代白云岩及缝洞充填型白云岩两大类型,交代白云岩又可分为泥粉晶白云岩、细—中晶白云岩、粗晶白云岩以及角砾状白云岩等次级类型。白云岩的储集空间主要以晶间孔隙、溶蚀孔隙、缝合线孔隙和裂缝为主,裂缝起到了连通孔隙的作用,储集空间组合类型以裂缝—孔洞型为主。研究表明:交代白云岩具有明显的相控特点,东侧的英东—罗西一带的交代白云岩主要发育在内缓坡背景的台地边缘浅滩、开阔台地及潮坪相带,而在西侧的古城4井一带的交代白云岩以角砾状白云岩为主,发育于环边陆棚的礁前斜坡带。白云岩储层发育除受后期成岩作用(白云化作用、胶结作用、溶蚀作用)和断裂等因素影响外,主要受早期沉积相带的控制,内缓坡是储层发育的有利部位。
准噶尔盆地西北缘克百地区二叠系沉积特征及沉积模式
史基安
2010, 28(5): 962-968. doi:
摘要:
准噶尔盆地西北缘二叠系是重要的产油层和储集层,通过岩心观察、薄片分析,结合测井和录井资料,对西北缘克百断裂下盘二叠系砂砾岩的沉积环境和沉积特征进行了深入研究。研究表明,该区砂砾岩既有水上冲积扇沉积环境沉积的,也有水下扇三角洲前缘沉积环境形成的。前者主要为棕褐色、泥质杂基含量高、分选和磨圆差,储层物性相对较差;后者经过了稳定水流的淘洗,杂基含量少,钙质或沸石类胶结发育,分选性和磨圆度也较高,其物性条件也明显较好。并据此建立了研究区冲积扇与扇三角洲有机结合的沉积模式,该模式突出了湖岸线的重要性,同时模糊冲积扇与扇三角洲之间的界限。并对冲积扇与扇三角洲各亚相的岩性特征、沉积结构和沉积序列进行了归纳和总结,为该区寻找二叠系优质储层提供借鉴和思路。
塔里木盆地塔河奥陶系碳酸盐岩储层埋藏成岩和构造—热流体作用及其有效性
李忠
2010, 28(5): 969-979. doi:
摘要:
对层状风化壳模式的认识一度支撑着塔里木盆地下古生界深层碳酸盐岩油气勘探,但这类深层碳酸盐岩储层显示出的强烈非均质性使得勘探风险愈来愈大。研究以塔里木盆地塔河地区中—下奥陶统碳酸盐岩储层为典型实例,重点论述了成岩作用和构造—热流体复合作用对储层的制约,并结合表生岩溶等其它要素开展了储层分布综合解释。研究认识到:①奥陶系碳酸盐岩正常深埋藏成岩作用的主要效应是碳酸盐的沉淀而不是碳酸盐的溶解,建设性改造主要与表生岩溶作用(古喀斯特)或构造—热流体作用有关,并导致了碳酸盐岩储层强烈的非均质性。②从中下奥陶统到上奥陶统,下部碳酸盐岩地层热流体活动迹象明显优于上部地层。③奥陶系碳酸盐岩构造—热流体的建设性改造作用主要发生在中—晚泥盆世与二叠纪叠加改造的断裂构造交汇区,以及中—晚奥陶世、前石炭纪形成的表生岩溶发育区;有效储层与高能沉积相带关系有限。为此,提出了奥陶系碳酸盐岩构造—流体作用与储层形成概念模式,这为进一步认识储层的形成分布规律提供了新的线索。
非热液成因的鞍形白云石:来自加拿大萨斯喀彻温省东南部奥陶系Yeoman组的岩石学和地球化学证据
卿海若
2010, 28(5): 980-986. doi:
摘要:
加拿大萨斯喀彻温省东南部上奥陶统Yeoman组碳酸盐岩中发育有少量的鞍形白云石胶结物。这些鞍形白云石仅局限于Yeoman组上部厚约20~30 m的白云岩带中,上覆及下伏碳酸盐岩地层中均明显缺失这类鞍形白云石,表明其形成于一个相对封闭的体系中。此类奥陶系鞍形白云石胶结物以具有与宿主交代白云岩相似的碳同位素δ13C值(-0.2‰~0.9‰PDB)及锶同位素比值(0.708 2~0.709 0)为特征,表明前期的白云石围岩通过压溶作用形成的碳和锶是鞍形白云石胶结物的主要来源。另外,测得的鞍形白云石胶结物均一温度范围为99~105℃,可以由该区域的正常埋藏温度解释。基于上述资料和观察,我们认为萨斯喀彻温省东南部上奥陶统Yeoman组鞍形白云石胶结物与早期交代白云石的自调节白云石化作用(埋藏过程中相对封闭的体系中通过化学压实作用形成)有关,而与加西盆地其它地方已经证实的热液活动无关。因此,鞍形白云石的分布未必指示热液活动或热流体,也并不是所有的鞍形白云石都与热流体有关。
“源热共控论”:来自南海海域油气田“外油内气”环带有序分布的新认识
张功成
2010, 28(5): 987-1005. doi:
摘要:
南海海域新生代经历印支—南海地台裂谷期、陆间裂谷期和区域沉降阶段,形成大陆架、大陆坡和洋壳区三大区域构造单元。围绕洋壳区,大陆坡和大陆架呈准环带状分布格局。沉积盆地主要分布在大陆架和大陆坡上,亦环绕中央洋壳区呈环带状分布。南海油气勘探活动于20世纪60年代末期开始,截至目前已发现数百个油气田,这些油气田主要分布在南部、北部和西部等大陆边缘。油气田分布主要呈大陆架或其近陆部分以油田为主、大陆坡(也包括邻近大陆架部分区域)以气田为主的“外油内气”特征。油环区凹陷烃源岩以中深湖相泥岩或深海相泥岩为主,沉积有机质以Ⅰ、Ⅱ1型干酪根为主,地壳相对较厚、热流值相对较低、烃源岩主要处在生油窗以内,烃类产物主要是原油。气环区生烃凹陷烃源岩以海陆过渡相泥岩和海相烃源岩为主,沉积有机质主要是Ⅱ2—Ⅲ型干酪根,地壳厚度相对较薄,热流值高,具“超热盆”特征,烃源岩以生气为主。油环区主力储层是砂岩,形成于湖相到浅海环境,存在多套储盖组合。气环区内带存在浅水沉积和深水沉积两套储盖组合,以深水扇和生物礁储层为主,盖层主要为海相泥岩。以300 m水深为界,油环带主要位于浅水区,勘探程度较高;内带气环主要位于陆架下部及陆坡区,勘探程度较低。南海海域勘探领域正在由浅水区向深水区发展。南海油气资源丰富,有望成为我国新的大油气区。
中太平洋铁锰结壳灰度序列中米兰柯维奇周期的识别及结壳生长速率的演化
韩喜球
2010, 28(5): 1006-1011. doi:
摘要:
利用数字图像处理方法提取中太平洋海山铁锰结壳(CB14)生长剖面的灰度序列,运用功率谱分析方法揭示出结壳由表及里5个亚层中分别存在多级序的显著周期,它们均能够分别与地球轨道周期(偏心率周期、黄赤交角周期和岁差周期)的级序很好匹配,根据匹配结果获得CB14第1至第5亚层的生长速率分别为2.15、2.70、2.43、2.75、2.67 mm/Ma,各亚层的界面年龄分别为1.3、2.5、5.9、6.7、7.5 Ma。表明晚中新世以来,结壳的生长速率呈现波动变化,最近1.3 Ma以来,结壳的生长速率明显减慢。认为通过识别结壳灰度序列中存在的米兰柯维奇周期可以有效获得结壳各生长阶段的高分辨率生长速率,可以为研究中新世以来古海洋环境的演化提供重要信息。
南海沉积物中的黏土矿物:指示东亚季风演化历史?
刘志飞
2010, 28(5): 1012-1019. doi:
摘要:
黏土矿物以其示踪洋流变化和揭示物源区同时期气候变化的能力,近年来在南海沉积古环境研究中的地位日益显现。但是,南海黏土矿物能否用于直接指示东亚季风演化历史的研究仍然颇为争议。本研究认为,南海黏土矿物主要受控于物源区供给和洋流搬运作用,黏土矿物本身不具同时期气候条件特征。以南海北部为例,珠江、台湾和吕宋岛这三个主要物源区无论是冰期还是间冰期都提供相同的黏土矿物组合,这些黏土矿物在输入到南海后分别受到不同洋流的搬运。因此,南海晚第四纪黏土矿物组合用于指示东亚季风演化历史的应用是通过洋流的搬运作用来实现的,在不同海区的应用效果不同。
广西来宾铁桥剖面中上二叠统沉积微相
邱振
2010, 28(5): 1020-1036. doi:
摘要:
对广西来宾铁桥剖面中二叠统茅口组和上二叠统吴家坪组进行了详细的沉积相研究,共识别出4个沉积相和10个微相,分别为:盆地相(含层状硅质岩微相、含透镜状灰岩的层状硅质岩微相)、下斜坡相(含与灰岩互层的层状硅质岩微相、夹层状硅质岩的灰岩微相、浊流沉积的灰岩微相)、上斜坡相(含夹硅质条带或薄层的灰岩微相、夹硅质团块或条带灰岩微相、灰岩微相、碎屑流等重力流沉积的灰岩微相)和台地边缘相(钙质海绵礁灰岩微相)。野外观测表明,茅口组和吴家坪组各为一个向上变浅的沉积旋回,但两个旋回的演化具有明显的差异,茅口组整体上是由盆地相向斜坡相演化的过程,以发育浊流、碎屑流等重力流沉积为特征,而吴家坪组是由盆地相到斜坡相至台地边缘相,再到斜坡相的演化过程,沉积微相变化频繁。该剖面的沉积微相交替记录了海平面变化过程,表现为茅口期持续下降,吴家坪早期快速上升,中期逐步下降,晚期又升高的特征。
四川盆地上三叠统须家河组气藏类型与富集高产主控因素〖
李伟
2010, 28(5): 1037-1045. doi:
摘要:
四川盆地上三叠统须家河组,由于强烈的成岩作用,砂岩厚而致密,储层非均质性强,多类型天然气藏发育。其主要发育八种常规气藏与两种非常规气藏。其中岩性气藏、构造—岩性复合气藏等规模大,储量丰富,是重要气藏类型,主要发育于川中地区;水溶气藏也很发育,产量高,潜力大,广泛分布于川中—川西的平缓斜坡区与坳陷区,是四川盆地未来重要发展方向。须家河组天然气藏大多具有近源、高压、含凝析油、含水,分布广、规模大,气、水关系复杂等特点。由于不同地区的沉积、成岩、构造等方面的不同,其天然气成藏的主控因素差异较大。如川中地区主要控制因素是岩性,川西冲断带则主要是构造与裂缝,川北主要是裂缝与岩性。因此,储集体、构造与裂缝等是须家河组天然气聚集成藏的三大主控因素,这三大要素的有效组合也是天然气富集高产区形成的关键。