扬子克拉通埃迪卡拉系陡山沱组构造-岩相古地理恢复及油气意义*

近年来,随着扬子克拉通埃迪卡拉系陡山沱组页岩气勘探获得重大突破,深入和细化陡山沱期构造-岩相古地理就显得迫在眉睫。基于大量野外露头和最新钻井资料,结合前人研究成果,作者对陡山沱期构造-岩相古地理进行了分析、研究和图件编制。研究认为: 扬子克拉通埃迪卡拉纪陡山沱期,受控处于罗迪尼亚超大陆西北边缘的古地理位置和超大陆大规模裂解之后的热沉降作用初期的成盆构造环境,其古地理特征总体呈现出西高东低、北高南低,四古陆剥蚀区(汉南、康滇、牛首山和江南古陆)、三台地区(上扬子、中下扬子和浙北台地)与四盆地区(扬子东南缘与北缘坳陷、万源—达州和湘鄂西内裂陷)相间的沉积面貌和格局。其中,台地区以局限—开阔台地,盆地区以台缘斜坡、陆棚和半深海等为主要优势相。4个古陆是扬子陡山沱组主要的碎屑物源区,下伏裂谷盆地构造和陡山沱期发育的同沉积断裂,共同控制了埃迪卡拉系陡山沱组构造-沉积特征。提出陕南、川东北、鄂西和湘黔渝临区是最有利的陡山沱组烃源岩分布区,其次是浙北—皖南地区。有利烃源岩分布区及其邻区是扬子深层—超深层常规天然气或页岩气勘探值得高度关注的区域。     

雪峰山西侧地区陡山沱组层序地层划分及沉积体系展布北大核心CSCD

埃迪卡拉系陡山沱组发育的厚层炭质页岩为寻找页岩气的有利层位。根据岩芯观察、野外剖面实测和室内镜下岩石薄片鉴定分析,并结合各种沉积相标志研究,确定研究区陡山沱组主要发育浅水型碳酸盐岩台地沉积,进一步划分为碳酸盐岩台地相、斜坡相及若干亚相。以Vail的层序地层学理论为指导,通过以岩性—岩相转换界面为主的层序界面识别,确定陡山沱组发育3个Ⅲ级层序,每个层序可划分出TST和HST两个沉积体系域。在沉积相和层序地层学分析的基础上,编制了岩相古地理图并对其演化特征进行了分析。不同沉积背景下的烃源岩其有机质特征存在明显的差异性,说明岩相古地理对烃源岩的发育和分布具有重要的控制作用。结合各相带烃源岩物性特征,认为台内盆地相为陡山陀组最有利页岩气勘探地区。     

中扬子地区晚震旦世-早寒武世沉积特征及岩相古地理

中扬子地区指青峰-湘广断裂带以南,湘黔桂海盆以北,鄂西恩施-龙山一线以东的湖北省和湖南省的大部分地区。根据中扬子地区上震旦统-下寒武统十余条代表性剖面的沉积特征及其横向展布规律,应用等时面优势相成图方法编制了晚震旦世的陡山沱期、灯影期,早寒武世的筇竹寺期、沧浪铺早期、沧浪铺晚期、龙王庙期共6幅岩相古地理图。中扬子地区上震旦统发育了从碳酸盐潮坪、开阔台地、浅滩、台地边缘、斜坡到台地前缘盆地等沉积,下寒武统下部主要为细碎屑岩和碳酸盐岩组成的混合型浅海陆棚沉积,上部变成碳酸盐潮坪、开阔台地、台缘斜坡和台缘盆地沉积。晚震旦世岩相古地理格局由碳酸盐台地(鄂中台地)和南边的台缘盆地组成。由于地壳差异性升降运动,晚震旦世陡山沱期岩相古地理格局发生了急剧变化。早寒武世早-中期岩相古地理格局由鄂中古陆、围绕古陆的碳酸盐潮坪、陆棚及南边的陆棚边缘盆地组成。早寒武世中-晚期岩相古地理格局由碳酸盐潮坪、开阔台地、台缘斜坡和台缘盆地组成,该地区主体进入碳酸盐台地演化阶段。     

四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组物源分析及构造背景判断*

为厘清四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组地层发育的构造背景,重塑其原型沉积盆地,为重建古地理及油气进一步勘探部署工作提供科学依据,利用岩石学、岩石地球化学及碎屑锆石U-Pb年代学手段对该井陡山沱组物源进行了分析。岩石地化结果表明WT1井陡山沱组沉积物源岩为中基性火山岩类且经历了中等程度化学风化作用;碎屑锆石U-Pb年龄主要记录了915~850Ma、794~714.5Ma以及622~700Ma 3个阶段的构造岩浆活动,与扬子克拉通北缘及邻区Rodinia超大陆的裂解演化过程有关,该构造活动背景下的中基性火山岩是WT1井陡山沱组沉积的主要物质来源。结果表明四川盆地开江地区的陡山沱组发育于拉张伸展构造背景,属克拉通内裂陷盆地沉积,有利于烃源岩层的发育;同时为Rodinia超大陆的裂解演化过程提供了重要的年代学演化证据。该成果对深入认识四川盆地的地质结构、沉积-构造演化以及油气勘探的战略部署等具有极为重要的科学意义。     

神农架陡山沱组沉积特征及其对“鄂西海槽”的启示

华南埃迪卡拉系陡山沱组沉积古地理仍有争议,其中鄂西克拉通内盆地“鄂西海槽”的存在与展布问题是关键.对“鄂西海槽”分布关键位置的神农架地区陡山沱组开展了地层学和沉积学研究,结果显示:神农架东部地区陡山沱组的岩性组合与黄陵背斜北部樟村坪地区陡山沱组相似,发育鸟眼和球粒等沉积构造,指示了台地环境;神农架西部地区陡山沱组主要由砂岩、粉砂岩和泥岩组成,产出粒序和平行层理等组成的不完整鲍玛序列,指示斜坡或较深水环境.综合前人研究,指出“鄂西海槽”与“鄂中台地”的边界从神农架地区中部经黄陵背斜西北延伸到其东南,神农架东部和黄陵背斜东北部地区位于台地内,神农架西部和黄陵背斜西南部地区位于海槽内.      

华南埃迪卡拉纪陡山沱海洋中无机碳同位素组成变化

报道了贵州江口桃映深水相剖面陡山沱组碳酸盐岩δ13C值的变化特征,结合其他已报道的数据,分析了华南扬子地区埃迪卡拉纪陡山沱海洋不同沉积环境,包括盆地相、斜坡相、台地相、台地边缘相碳酸盐岩中δ13C变化趋势及绝对值的异同,发现浅水区剖面记录的δ13C漂移次数多于深水区剖面,且不同相区δ13C值也有差异。δ13C值的差异与埃迪卡拉纪陡山沱海洋的阶段性演化密切相关。基于不同相区的δ13C值变化,埃迪卡拉纪陡山沱海洋的演化历史可分为3个时期:1)陡山沱组1段盖帽白云岩沉积期华南扬子地区很可能为一个开阔台地,白云岩中δ13C值可能继承于幔源CO2的碳同位素特征,深水区和浅水区碳酸盐中δ13C值无显著差异;2)陡山沱组2段和陡山沱组3段下部沉积时期盆地深水区中δ13C值显著低于浅水区,且深水区δ13C值与陡山沱组1段时期无显著差异,浅水区的δ13C值则显著升高;3)陡山沱组3段上部和陡山沱组4段沉积时期陡山沱盆地中δ13C值均显著下降,且不同沉积环境中的δ13C值差异度降低。盖帽后埃迪卡拉纪陡山沱海洋阶段性演化主要与不同时期深水区DOC库的逐步氧化有关。     

湘西北张家界四都坪陡山沱组沉积特征新发现及古地理意义

长期以来学者们一直认为湘西北四都坪早震旦世陡山沱组是华南地区重要的斜坡相分界标志。通过对该区构造与沉积、地层序列系统等进行研究,结合宏观与微观、点与面分析等手段,发现湘西北四都坪陡山沱组并不是深水相沉积。根据地层序列下部钙帽白云岩中的渗流构造和上部新发现的核形石,认为该区陡山沱组沉积序列、沉积特征与扬子地台北缘岩性组合基本一致,沉积环境为碳酸盐台地夹潮下凹地相沉积; 区分了碳酸盐台地台凹相与斜坡重力流,并对华南岩相古地理进行了新划分。     

扬子西缘泛非造山与绵阳－长宁克拉通裂陷的沉积充填过程研究

四川盆地安岳震旦—寒武系特大型气田的发现,掀起了探索四川盆地深层油气勘探新领域的热潮。然而对于川西北深层原型盆地沉积充填过程及其动力学机制的认识尚处于探索阶段。本文通过对扬子西北缘及盆内典型钻井震旦—寒武纪地层序列的综合调查与区域对比研究,基于关键事件序列的系统厘定,重建了扬子西北缘及邻区新元古代—寒武纪原型盆地沉积充填格架;对比全球冈瓦纳大陆汇聚与泛非造山过程,系统厘定了泛非运动在扬子西缘的沉积－构造－岩浆作用记录,进一步明确了华南扬子克拉通为新元古代末期冈瓦纳大陆的一部分。同时,结合盆内最新深层钻井和二维地震资料解析,研究认为绵阳－长宁克拉通边缘裂陷的成生、发展、充填与折返隆升过程主要受控于扬子西缘的泛非期弧后伸展、弧陆碰撞及陆陆碰撞造山过程,研究提出绵阳－长宁克拉通边缘裂陷经历了如下6个演化阶段：①陡山沱早期克拉通边缘裂陷开启,表现为克拉通边缘的裂陷与快速沉降;②陡山沱晚期—灯影早期为克拉通裂陷的持续沉降与克拉通碳酸盐台地的补偿性生长,区域沉积分异明显;③灯影晚期为克拉通裂陷扩展、定型与碳酸盐台地的活化与重建;④麦地坪期为克拉通边缘的差异隆升与碳酸盐台地的风化剥蚀;⑤筇竹寺期为克拉通增生陆块边缘的构造活化与克拉通边缘的挤压挠曲沉降;⑥沧浪铺期为陆陆碰撞造山与克拉通边缘裂陷的快速充填。至沧浪铺末期,绵阳－长宁克拉通裂陷沉积充填结束,并快速折返隆升为天井山－川中古隆起。因此,本文对扬子西缘克拉通边缘裂陷的盆地动力学过程重塑,不仅为华南板块在冈瓦纳古大陆重建中的构造定位提供了新资料,亦将对探索川西北乃至四川盆地深层油气勘探新领域、新方向具有重要的启示意义。     

扬子板块埃迪卡拉系(震旦系)陡山沱组层序地层划分与对比

在对扬子板块埃迪卡拉系陡山沱组不同相区的25条代表性剖面野外研究基础上,通过沉积岩石学和岩相序列特征的系统分析,认为陡山沱组沉积时期曾发生3次二级海平面升降事件。依据3个海平面升降转换面,可识别出3个层序底界面:(1)陡山沱组底部与下伏南华系南沱组及其同期层位的冰碛杂砾岩之间的界面;(2)在浅水沉积区陡山沱组中部和上部分别出现喀斯特侵蚀面;(3)在深水沉积区相应层序界面为岩相结构转换面。依据火山灰锆石U-Pb同位素年龄,可将陡山沱组层序地层划分为2个半二级层序或超层序(SS1,SS2和SS3-TST),其中SS1时限为35Ma(635~600Ma),SS2时限为35Ma(600~565Ma),SS3-TST时限为14Ma(565~551Ma)。陡山沱组底部广泛发育的盖帽白云岩底和3个层序内的最大海泛面可以作为4个相对等时面,结合事件沉积标志层,可建立扬子板块陡山沱组从浅水沉积区至深水沉积区等时性二级层序地层划分对比格架。研究结果表明,三峡地区陡山沱组四段式划分方案不适用于整个扬子板块内陡山沱组的区域地层划分和对比。因而,建议扬子板块陡山沱组应该以二级层序地层为基础,结合化学地层和生物地层进行综合划分和对比。陡山沱组新的地层划分对比格架为研究陡山沱组古地理演变和编制该时期高精度的岩相古地理图奠定了基础。     

鄂西宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组页岩沉积环境及其页岩气地质意义

基于鄂西宜昌黄陵隆起周缘不同古地理部位埃迪卡拉系陡山沱组剖面的野外调查,岩石矿物和碳同位素样品的成分分析,页岩地球化学分析和物性实验结果,系统研究宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组二段页岩地层格架与分布、形成环境、地球化学和页岩气储集层特征。结果表明峡东宜昌地区在埃迪卡拉系陡山沱组二段下部页岩沉积于氧化环境,而中上部黑色页岩沉积形成于还原环境,碳酸盐是甲烷泄漏的结果。陡山沱组二段暗色泥页岩地层厚度超过50m,有机碳含量(TOC)普遍大于1%,局部地区超过2%,有机质类型以I型和Ⅱ1型为主,成熟度(Ro)变化于1.58%~2.38%之间,平均1.98%;矿物成分主要为碎屑矿物。与美国和中国页岩气主产区的页岩指标相比较,宜昌地区陡山沱组二段泥页岩具有形成页岩气良好地质条件。     

中上扬子地区中三叠世雷口坡期岩相古地理研究

在详细研究单剖面的基础上,采用单因素分析、多因素综合作图法,编制了中上扬子地区中三叠世雷口坡期的定量岩相古地理图。通过研究认为,雷口坡期以海相沉积为主。由于海退,研究区整体处于浅水沉积区,不发育盆地和斜坡。西部康滇古陆趋于稳定,东南部华夏古陆上升,使中上扬子呈现东高西低的格局：东部为碎屑岩台地,西部为碳酸盐岩台地。根据研究区沉积背景和该期岩相古地理平面上的展布特征,总结出了中三叠世雷口坡期古地理演化过程及沉积模式。     

南盘江坳陷二叠系层序地层格架及古地理环境

南盘江坳陷二叠系划分为12个三级层序,平均每个层序延续时限为3Ma。进而将三级层序划分为4个Ⅰ型层序和8个Ⅱ型层序。三级层序虽然在不同地区发育完整性有所不同,但总体可以进行对比。三级层序构成两个超层序。超层序SS1沉积期,南盘江坳陷主要为台、盆相间古地理格局,具有狭窄的台地边缘一台地斜坡沉积。钦防地区为半深海环境。超层序SS2沉积末期,右江地区从台、盆相间格局演化到盆包台格局。上扬子古陆主体为开阔台地一局限台地,而靠近川滇古陆则变为陆相环境。     

贵州震旦纪陡山沱期磷矿的成矿作用

<正>贵州沉积磷矿主要形成于震旦纪陡山沱期和寒武纪梅树村期。其中陡山沱期磷矿主要分布在瓮福、开阳、息烽、遵义松林等地区。目前,关于贵州陡山沱期磷矿的成矿作用在古地理环境、物质来源、成矿机制及成矿模式等方面具有如下特点:1成矿古地理南沱冰期后,扬子地台开始了大规模的海侵,贵州古地理格局总体自北西向南东由浅变深,即大     

四川盆地西部二叠系多期台缘带油气勘探潜力

四川盆地西部二叠纪时期位于稳定克拉通边缘,受到海西运动、东吴运动和峨眉地裂运动的共同作用,发生构造-沉积分异。本文采用构造控盆、盆地控相、相控成藏要素组合的研究思路,在川西地区开展新一轮研究工作,揭示了二叠纪构造-沉积分异对油气成藏的控制作用,明确川西地区海相碳酸盐岩油气勘探潜力。盆地二叠纪以拉张伸展背景为主,总体呈现“南部隆升、西部裂陷、北部拉张”的沉积格局。二叠纪多期构造运动共同导致了川西地区一系列台内裂陷的形成,叠加二叠纪时期海平面变化,控制了栖霞至长兴期的多期台缘发育。川西北地区发育北东—南西向和北西—南东向两组断裂体系控制该区岩相古地理格局,其中龙门山断裂带主要控制了泥盆纪至二叠纪栖霞期沿上扬子台地西北缘发育台缘带,呈北东向展布。茅口至长兴期台缘带受克拉通边缘及台内裂陷共同控制,在川西地区呈北东向展布,梓潼—老关庙地区沿裂陷发育呈北西向展布,在剑阁一带,栖霞、茅口、吴家坪和长兴组多期台缘带叠置发育。川西地区二叠纪多期台缘控制了多层系优质滩相储层和礁储层叠置发育,是川西地区二叠系规模孔隙型储层发育的主控因素。多期古裂陷、多期台缘带和成藏期大型古隆起三元素耦合有利于油气规模聚集成...     

中国华南陡山沱组烃源岩的形成机制与分布预测

震旦系(埃迪卡拉系)陡山沱组是成冰系(南华系)极端冰期事件结束后首次沉积的泥岩和碳酸盐岩地层,大规模的海侵活动导致在全球广泛发育富有机质黑色页岩,可能是未来深层油气和页岩气勘探的重要烃源岩层.中国华南陡山沱组烃源岩分布广泛,由于受古构造格局、沉积相带等因素影响,烃源岩非均质性强、平面上分布差异大.本文在前人研究基础上,结合3个剖面的有机地球化学、古生物学和沉积地球化学等分析,对比华南10个典型剖面,分别对陡二段和陡四段烃源岩的沉积环境开展分析对比,认为陡二段烃源岩形成于海侵背景下的贫氧环境,陡四段烃源岩形成于海退背景下的缺氧滞留环境;多细胞藻类和疑源类是主要有机质母源.不同相带对比研究表明,台地相烃源岩主要发育在陡四段(TOC平均值为3.61％),斜坡相烃源岩在陡二段(TOC均值为2.20％)和陡四段均发育(TOC平均值为3.66％).烃源岩质量和厚度明显受控于沉积环境和古裂陷地质结构等.结合露头和钻井资料,对华南陡山沱组烃源岩分布及厚度开展预测和编图,提出了优质烃源岩分布的有利区域,为深层油气勘探和页岩气富集区预测提供了依据.     

黔中开阳磷矿沉积区震旦纪陡山沱期定量岩相古地理重建

磷矿的沉积和成矿与成磷期的古地理环境密切相关。本文首次将"单因素分析多因素综合作图法"运用于开阳地区震旦纪陡山沱期沉积型磷矿床的成矿分析和找矿预测上。通过选取陡山沱组及其各岩性段的地层厚度及磷矿层品位作为单因素,确定开阳地区古地理格局;结合地层岩性组合、沉积特征等多因素综合分析,恢复开阳地区成矿期沉积环境,编制陡山沱早期、中期和晚期岩相古地理图。根据定量岩相古地理重建结果,认为开阳地区陡山沱期整体处于南靠黔中古陆、地势南高北低、局部地形复杂的滨岸海滩沉积环境,其中临滨带为最有利成矿带,局部地形变化也会造成矿层厚度、品位的差异;矿层受到的水流冲蚀、暴露、淋滤及再沉积作用是导致矿石品位显著提升的关键因素。通过定量岩相古地理学精确还原成矿期古地理环境、解析多期次沉积成矿过程,对于确定磷矿控矿因素、构建找矿预测模型和预测矿体空间位置具有重要意义。     

扬子地区磷矿成矿规律

扬子地区是我国最为重要的磷矿分布区,占全国资源总量的80％~2上。扬子地区主要的含磷层位是晚震旦世的陡山沱阶和早寒武世梅树村阶。扬子地区在晚震旦世的陡山沱期和早寒武世梅树村期具备极佳的形成磷矿的古构造、古地理、古气候条件,磷质来源丰富,在一定的物理、化学和生物作用下,形成了大型磷矿带和磷矿聚集区。滇东北寻甸-东川-会泽-带、川西南马边-雷波-会东一带、鄂西神农架和黄陵背斜西部是寻找大型磷矿和富磷矿的有利地区。     

黔中开阳磷矿沉积区震旦纪陡山沱期定量岩相古地理重建*

磷矿的沉积和成矿与成磷期的古地理环境密切相关。本文首次将“单因素分析多因素综合作图法”运用于开阳地区震旦纪陡山沱期沉积型磷矿床的成矿分析和找矿预测上。通过选取陡山沱组及其各岩性段的地层厚度及磷矿层品位作为单因素,确定开阳地区古地理格局;结合地层岩性组合、沉积特征等多因素综合分析,恢复开阳地区成矿期沉积环境,编制陡山沱早期、中期和晚期岩相古地理图。根据定量岩相古地理重建结果,认为开阳地区陡山沱期整体处于南靠黔中古陆、地势南高北低、局部地形复杂的滨岸海滩沉积环境,其中临滨带为最有利成矿带,局部地形变化也会造成矿层厚度、品位的差异;矿层受到的水流冲蚀、暴露、淋滤及再沉积作用是导致矿石品位显著提升的关键因素。通过定量岩相古地理学精确还原成矿期古地理环境、解析多期次沉积成矿过程,对于确定磷矿控矿因素、构建找矿预测模型和预测矿体空间位置具有重要意义。     

扬子板块伊迪卡拉(震旦)纪多细胞生物的发展与烃源岩的形成

生物的生产量以及被保存的沉积有机质是烃源岩形成的重要条件。多细胞生物出现并广泛地生活于扬子地区伊迪卡拉纪陡山沱期晚期的浅海中,生物之间相互依赖和共存的多层次化和复杂化生态系统的建立,使陡山沱期成为扬子地区生命演化和发展重要时期。陡山沱期的黑色泥(页)岩在沉积时为富含水份的粥性沉积物,同时当时海洋中的氧化-还原界面较浅,生物遗体可迅速地被沉积物所覆盖而形成烃源岩。伊迪卡拉纪陡山沱期是化学、气候和环境变化的剧烈时期,也是扬子地区生命演化、有机质生产力发展和烃源岩形成的一个重要时期。     

宜昌斜坡区南华系-震旦系断坳结构发现及其地质意义

宜昌斜坡区钻获南方复杂构造区下寒武统水井沱组、下震旦统陡山沱组高含气页岩,首次实现了古老层系页岩气重大发现,南华系-震旦系构造-沉积格局是认识盆地构造属性及古老页岩气富集的关键。基于前人的研究成果,开展了宜昌地区南华系-震旦系沉积岩石特征、地震资料分析。结果表明:宜昌及周缘存在克拉通内Ⅰ型(宜昌型)、克拉通边缘过渡区Ⅱ型(长阳型)断坳结构控制的沉积区类型。在经历了早期断陷、中期成冰、断坳转换及晚期坳陷4个演化阶段,断坳结构控制了陡山沱组及灯影组-水井沱组Ⅰ_Ⅰ型台地边缘-斜坡和Ⅰ_Ⅱ型台内洼地及Ⅱ型陆棚相沉积区,富有机质页岩相对发育。结论认为:Ⅰ型、Ⅱ型断坳结构发育区是陡山沱组-水井沱组自生自储页岩气的规模聚集区;Ⅰ型控制下灯影组旁生侧储边缘滩也是天然气聚集的有利场所。