东秦岭卢氏盆地中始新世沉积-充填过程及其驱动机制

秦岭山间盆地发育的厚层新生代沉积,对于认识秦岭新生代地貌演化及东亚环境变化具有重要意义.但是,对东秦岭地区众多中-新生代山间断陷盆地的沉积-充填过程及其记录的构造、气候信息研究不够.本研究对东秦岭卢氏盆地中始新世河湖相沉积展开沉积学与物源分析,测试了 27个层位的碎屑锆石U-Pb年龄.盆地中始新世地层自下而上可划分为张家村组、卢氏组和大峪组.张家村组为冲积扇-河流相沉积,卢氏组为浅湖-半深湖相沉积,大峪组为河流-冲积扇相沉积.张家村组和卢氏组锆石U-Pb年龄均以200～250 Ma(T-J)和400～500 Ma(D-S-O-(€))为主要特征峰,700～1000 Ma(Pt3)为次要峰,部分样品具有 1800 Ma(Pt1)、2500 Ma(Ar3)的年龄峰值,通过与周边地区地质资料比对,认为张家村组、卢氏组沉积物主要来自于相对远源的北秦岭造山带和南秦岭造山带.大峪组下部锆石U-Pb年龄以1000～1100 Ma(Pt2)、1800Ma(Pt1)和2300 Ma(Pt1)为特征峰值,物源转变成以近源的北秦岭造山带和华北克拉通南缘两个构造单元为主.近源的物质贡献先升高后降低,可能与河流溯源侵蚀作用有关.大峪组上部地层沉积环境转变为冲积扇,130Ma(K)的锆石占比加大,可能与东南方栾川地区晚中生代花岗岩的抬升-剥露有关.卢氏盆地中始新世河湖相沉积序列揭示了卢氏古湖从形成到消亡的过程和山-盆地貌侵蚀、搬运和堆积的历史,并记录了秦岭山脉两期区域隆升事件.     

运城盆地全新世黄土记录的千年尺度气候突变事件

揭示全新世期间东亚季风演化历史与动力学过程对预测未来全球气候变化具有重要意义。古气候研究表明全新世气候在百年至千年尺度上存在一系列气候突变事件,然而目前对中国黄土是否具有记录全新世快速气候变化的潜力仍存在争议。在光释光定年基础上,本研究对运城盆地闻喜县全新世黄土剖面中厚6 m的古土壤层（S₀）开展了综合岩石磁学和地球化学古气候替代性指标序列分析,揭示了该地区11.98 ka B. P.以来东亚夏季风降雨的演化历史及其对全球气候突变事件的响应。研究结果表明,该剖面的载磁矿物以磁铁矿和磁赤铁矿为主,磁性颗粒的粒径以单畴（SD）和假单畴（PSD）颗粒为主导,并含有少量多畴（MD）颗粒;磁化率和Rb/Sr比值的一致性变化主要反映了受东亚夏季风控制的成土作用变化,而区域季风降雨在11.98～9.4 ka B.P.呈增加趋势,在9.4 ka B.P.之后呈减少趋势,并在约9.4 ka B.P.达到峰值;此外,高分辨率磁化率记录表明在约4 ka B. P.、 6 ka B. P.、 8 ka B. P.、 9 ka B. P.存在4次显著的气候突变事件,它们与Bond冷事件具有良好的对应关系,可能反映了北半球高纬气候突变对运城盆地的季风降雨的影响。     

海河流域大清河平原区地下水化学特征及演化规律分析

地下水超采引发大清河流域范围内一系列生态环境负效应,地下水与地表水关系密切,厘清大清河流域平原区地下水化学特征及演化规律,对大清河流域水资源合理开发利用具有重要意义,然而目前尚缺乏对大清河流域地下水化学特征特别是其历史以来的演变规律作系统的分析。本文以海河流域大清河平原区地下含水系统为例,采集浅层含水层组47个水样和深层含水层组32个水样,测试了主要阴离子(Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-)和阳离子(K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺)等指标,利用水化学类型、吉布斯模型、离子比值关系等方法,研究其水化学特征及演化规律。测试结果显示：浅层含水层组受到气象和人为因素影响较大,浅层和深层含水层组pH值(7.35~8.92)差异不大,偏碱性;浅层含水层组由于农业活动等影响,造成局部地区的硝酸盐和硫酸盐污染。水岩相互作用分析显示：硅酸盐矿物风化是研究区主要的矿物来源,硅酸盐矿物溶解、阳离子交换为主要的水化学作用。研究区浅层地下水水化学特征总体上受地形和水文地质条件的影响,由山前平原-中部平原呈规律性分布。现状地下水化学类型为沿地下水径流方向由山前的HCO₃-Ca·Mg(Ca)型,经HCO₃-Mg·Ca、HCO₃-Mg·Ca·Na、HCO₃-Na·Mg·Ca向HCO₃·Cl-Na·Ca、HCO₃·Cl·SO₄-Na至平原中部冲湖积平原的Cl(SO₄)-Na转变。水化学演变分析显示中部平原地下水由以Cl·HCO₃-Ca·Na、HCO₃·Cl-Ca·Na型为主,转变为当前条件下以Cl·HCO₃-Ca·Na、SO₄·Cl-Na·Mg型为主。总体上,研究区现状水化学类型复杂多样,且分布上虽然仍受地形与地质条件的控制,但越来越多地受到以开采为主的人类活动的影响,应重视人类活动对该区域地下水的影响,合理布置开采方案。本文利用水化学方法研究了大清河流域平原区地下水化学特征及演化规律,厘清了大清河流域平原的水化学特征以及水化学类型演变规律,初步分析了演变趋势造成的原因,特别是指明地下水化学演变越来越受到人类活动的影响,后续将在水化学未来的演变预测上进行相关的研究。     

鄂尔多斯盆地东缘晚古生代泥岩地球化学特征及有机质富集机理

鄂尔多斯盆地东缘煤层气、致密砂岩气资源丰富且含气层位较多,为探究煤系地层泥质烃源岩有机碳含量及其影响因素,指导该区煤系气资源高效开发,本文采集了石西地区石盒子组、山西组和太原组共计26块泥质岩样品,利用ICP-MS、SEM、XRF和同位素质谱仪开展有机碳含量、干酪根碳同位素、主微量元素和黏土矿物组成等分析测试工作。基于实验结果,对石炭—二叠系沉积环境(包括氧化还原条件、古气候及陆源碎屑)进行了分析,并进一步探究其对有机质富集的控制作用。结果表明,研究区山西组和太原组泥岩样品有机碳含量介于0.31%～5.97%(均值2.87%),而石盒子组为0.09%～2.75%(均值0.72%)。太原组至石盒子组样品Sr/Cu和Mg/Ca值偏低,Fe/Mn值较高,指示该沉积时期整体属于温暖潮湿气候,氧化还原敏感元素(RSEs)指标V/(V+Ni)和Ce/La均值分别为0.75、1.93,呈现缺氧环境特征。TOC值与Sr/Cu、Fe/Mn等气候指标相关性很弱,当TOC值小于1,与氧化还原敏感元素(RSEs)无明显相关性;当TOC值大于1,TOC和Al、RSEs元素之间分别存在显著正相关性。上述表明太原组和山西组有机质富集主要受水体氧化还原条件和陆源碎屑控制,石盒子组沉积时期受鄂尔多斯盆地东缘晚古生代海退趋势影响,由浅海陆棚相过渡为海陆过渡相,处于动水、高能环境,有机质不易富集保存。     

鄂尔多斯盆地西缘及邻区石炭系羊虎沟组砂体成因机制与沉积过程

鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组时期为加里东运动后复活的坳拉槽,羊虎沟组分布面积广,厚度变化大,发育良好的生储盖组合,具有巨大的勘探潜力。由于该地区构造运动强烈,沉积环境变化频繁,致使砂体沉积成因复杂。目前对羊虎沟组砂体成因机制缺乏系统研究,单一的沉积模式无法全面概括各类砂体的沉积特征与展布规律。通过野外剖面、岩心观察、钻井资料、物源分析等方法,共识别出6种岩相组合类型。基于岩性、粒度、沉积构造及各时期砂体展布等特征,对其成因机制及沉积过程进行了系统讨论。鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组砂体成因主要为河控三角洲、潮控三角洲、扇三角洲、障壁岛海岸、无障壁海岸和滑塌重力流6类。羊虎沟组时期整体气候潮湿,羊三段至羊二段沉积时期海平面逐渐上升,至羊二段达到最高之后逐渐下降。羊三段沉积时期为裂陷早期,主要在研究区北部发育潮控三角洲和扇三角洲砂体,中部局部可见潮汐砂脊砂体,南部砂体整体表现为无障壁海岸沉积。羊二段沉积时期为裂陷高潮期,地貌落差加大致使水体快速变深,砂体主要分布于盆地边缘;盆地中央深水部位发育点状滑塌重力流砂体,东部靠近中央古隆起一侧的潮汐砂脊逐渐被改造为障壁沙坝,古隆起高部位则为潮坪和潟湖沉积。羊一段沉积时期,构造活动减弱且鄂尔多斯盆地逐渐东西连通,物源供应充足,地貌变缓,发育大面积具前积特征的河控三角洲砂体。羊虎沟组砂体成因机制受构造运动、古地貌演化、物源供给、古气候、海平面变化等多因素共同影响,但砂体展布与沉积过程主要受控于构造活动与古地理演化。该研究成果丰富了鄂尔多斯盆地油气勘探理论和裂陷盆地砂体成因机制。     

南海北部古海流对琼东南盆地中新世储层发育的影响

琼东南盆地是我国南海北部大陆边缘重要的含油气盆地,其油气资源主要分布于中新世海相砂岩储层。琼东南盆地处于印支板块与太平洋板块的交界区域,该海域现今海流活动频繁,但关于海流对琼东南盆地储层发育的影响鲜有研究。通过分析琼东南盆地不同构造区域典型钻井岩心样品的沉积特征,利用地层成像测井和黏土矿物组分数据,结合现今的海流分布,研究了琼东南盆地古海流—沉积交互作用及其对储层发育的影响。结果表明,琼东南盆地中新世砂岩储层在沉积过程中主要受到四种古海流的改造作用：陆架区为冬季风引发的北东—南西向表层海流;陆坡区为穿越吕宋海峡的黑潮引发的北东—南西向中层海流;盆地西部盆底区为崖城凸起与中建凸起形成限制负地形引发北西—南东向的强烈潮汐底流;盆地东部盆底部分区域受来自北大西洋的深海底流的影响。中新世沉积时期,琼东南盆地不同构造区域与周缘广海区域存在显著的流体交换,古海流改变了盆地储层的原始展布形态,降低了储层砂岩中的泥质含量,对改善储层物性起到了重要的作用。琼东南盆地深水区中央水道在中新世受古海流改造作用的影响,普遍发育优质储层,是油气勘探的有利区域。     

湖相细粒沉积岩沉积动力学机制与沉积模式———以鄂尔多斯盆地铜川地区延长组长7油层组露头为例

为了明确鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组长7油层组细粒沉积特征及沉积模式,以衣食村、瑶曲等典型野外剖面为研究对象,在野外踏勘和测量的基础上,分析其岩相及岩相组合特征,探讨沉积相类型及特征,并建立了细粒沉积中不同岩相的演化模式。结果表明：铜川地区延长组中下部野外露头主要发育叠覆冲刷正粒序粉砂—细砂岩相、块状层理粉砂—细砂岩相、软沉积变形砂泥混杂岩相、块状泥岩相、水平纹层泥页岩相、凝灰岩相共6种岩相类型。铜川地区长7油层组发育背景泥质沉积、凝灰岩与重力流沉积的垂向组合、滑动滑塌与背景泥岩互层叠置、重力流沉积砂岩、泥岩垂向叠置。衣食村剖面下部长7₃亚油层组以块状层理碎屑流沉积和滑塌沉积为主;长7₂亚油层组以深水原地沉积为主,岩性从粉砂岩—粉砂质泥岩过渡到水平纹层泥岩再到页理极其发育的黑色页岩;瑶曲剖面长7₁亚油层组发育丰富的软沉积变形构造,如液化砂岩脉、块状砂岩内具有泥质条带以及火焰状构造等。研究区延长组长7₃亚油层组沉积期,主要为三角洲前缘沉积物垮塌再搬运形成的相对厚层滑动滑塌沉积;长7₂亚油层组沉积期以深水页岩沉积为主,夹杂火山灰和少量的低密度浊流薄层粉砂岩沉积;至长7₁亚油层组沉积期,部分三角洲垮塌再搬运形成砂质碎屑流沉积和低密度浊流沉积;整体指示了长7油层组沉积时期湖平面先升高后降低的周期性变化特征。湖平面的升降变化控制了细粒沉积物的搬运方式与沉积模式,该研究对于明确细粒沉积物的搬运机制与分布规律具有重要的指导意义。