古地理学报
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古地理学报
2020年 22卷 1期
刊出日期 2020-02-01
构造古地理学及古构造
岩相古地理学及沉积学
综述
地球化学与沉积环境
人类历史时期古地理学
构造古地理学及古构造
1 何登发, 李德生, 王成善, 刘少峰, 陈槚俊
活动论构造古地理的研究现状、思路与方法*
古地理学是研究地质历史时期地球表面的自然地理的综合性科学,构造古地理学是研究地质历史时期地理单元的构造属性及其演变特征的科学。地球表面的山川、流域与盆地等自然地理单元受岩石圈板块水平运动与深部地幔动力学的联合控制。自然地理单元及其演变是内、外动力长期作用的综合结果。活动论构造古地理思想是在地球系统科学的活动论、演化论、阶段论与转换论观念下的自然延伸。整体、动态、综合分析是活动论构造古地理研究的基本方法;确定构造古地理单元的边界、属性、组成、结构与演变的“五定”原则是工作的具体步骤;搭建数据化、标准化和智能化的古地理重建平台是研究的重要途径。基于活动论构造古地理思想的原型盆地分析,是对原型盆地进行复位、复原与复变,揭示原型盆地的时—空结构;而活动论的源-汇系统分析是在地球系统观指导下的深、浅部结合的全链条、全过程综合研究。活动论构造古地理是研究地表过程和能源、资源矿产分布预测的重要基础。
2020 Vol. 22 (1): 1-28 [摘要] ( 530 ) [HTML 1KB] [PDF 6723KB] ( 445 )
29 刘泽, 李三忠, S. Wajid. Hanif. Bukhari, 戴黎明, 索艳慧
动态古地貌再造: Badlands软件在盆地分析中的应用*
近几年来的研究发现,当存在较强的构造活动时,古地理特征变化将会加快,而常规方法很难对这一构造活动过程中的古地理和古地貌进行有效的恢复和研究。Basin and Landscape Dynamics(Badlands)软件正是基于前人的研究工作而开发的一款数值模拟软件,用于模拟各种空间和时间尺度的地貌演化。它可用于研究地表演化过程、预测侵蚀和沉积速率并评估沉积物通量,从而实现对古地理和古地貌进行更为精细化的研究。笔者介绍了Badlands软件的基本原理和方法,并将此方法应用于东海陆架盆地南部中生代地貌及地质演化过程的研究: 首先利用研究区域内现有的地震剖面、测井、平衡剖面等资料获得中生代早期的古地形;再通过恢复的古地形构建数值模型,并加载降雨量、岩石侵蚀性、海平面变化、动力地形调整和地壳弹性层厚度等相关参数进行模拟研究,以分析强烈的构造运动对盆地地貌演化的影响;最后对比模拟结果与已知的中生代的地貌特征和沉积分布,并据此进一步分析中生代盆地演化过程中的沉积物分布规律以及三维古地理和古地貌演化特征。该方法可以为沉积盆地充填过程分析和能源矿产勘探提供有益的思路。
2020 Vol. 22 (1): 29-38 [摘要] ( 468 ) [HTML 1KB] [PDF 7527KB] ( 316 )
39 王淼, 周洪瑞, 张恒
华北南缘中元古界高山河群碎屑锆石U-Pb年代学及其地质意义*
为了探讨华北板块南缘中元古代沉积地层的时代归属和物质来源、区域古地理格局和大地构造特征,对豫西灵宝福地地区的高山河群进行碎屑锆石U-Pb年代学和锆石微量元素特征研究。获得的高山河群年龄最小(年轻)的单颗碎屑锆石 207Pb/206Pb 年龄值为1685±39 Ma,从而限制了高山河群最早沉积年龄不早于1700 Ma。结合上覆的龙家园组年代学标定(1594±12 Ma),将高山河群的形成年代限定为1700—1600 Ma,即中元古代长城纪的中晚期,属国际地质年表的“固结纪”。高山河群中碎屑锆石 207Pb/206Pb 年龄范围为1685—2751 Ma,呈现1850 Ma、2150 Ma、2300 Ma和2500 Ma共4个年龄峰值,对应于华北克拉通古元古代重要的地质事件,并且高山河群以1850 Ma和2500 Ma峰值年龄段的地质体为主要的物源区。根据高山河群与云梦山组碎屑锆石年龄频率对比,推测在豫西地区西侧存在以往报道较少的年龄为2500 Ma的地质体。根据熊耳群火山岩及其对应锆石的地球化学特征和熊耳期盆地动力学性质,并结合高山河群沉积相特征和沉积盆地构造属性,认为熊耳群形成于与“岛弧”共生的拉张性质的弧后盆地地区,而其上覆的高山河群为弧后盆地靠近大陆一侧的具有被动大陆边缘性质的滨浅海沉积。
2020 Vol. 22 (1): 39-55 [摘要] ( 580 ) [HTML 1KB] [PDF 5190KB] ( 247 )
岩相古地理学及沉积学
56 王振涛, 李现根
河南嵩山地区新元古界何家寨组微亮晶(臼齿)碳酸盐岩成因新认识*
作为国际前寒武系碳酸盐岩研究的热点,微亮晶(臼齿)碳酸盐岩(简称MT)在前寒武纪古地理重塑、地层对比和古气候研究等方面具有重要研究意义,但对其成因机制的认识长期存在争论。华北克拉通南缘嵩山地区新元古界何家寨组发育大量MT沉积,被前人解释为地震液化的产物。文中对何家寨组MT发育层位进行了详细的形态描述、系统的微相分析和比较沉积学的研究,确定何家寨组MT沉积于碳酸盐缓坡沉积环境,发现MT具有早期成岩作用特征,其形态类型和宿主岩性、沉积环境之间存在密切关系。从多个方面对比探讨了MT微亮晶和地震“液化脉”之间的不同,明确指出,何家寨组MT的形成受到古海洋条件和沉积岩相的严格约束,具有鲜明的古环境意义,和地震没有必然的成因联系。
2020 Vol. 22 (1): 56-74 [摘要] ( 617 ) [HTML 1KB] [PDF 18359KB] ( 390 )
75 邵珠福, 刘泽璇, 钟建华, John Howell, 栾锡武, 冉伟民, 刘晶晶, 张文鑫, 赵冰
2018年5月28日中国吉林松原M5.7级地震引起的液化构造*
2018年5月28日,吉林松原市宁江区毛都站镇牙木吐村发生M5.7级地震(45°16'12″N,124°42'35″E),震源深度13 km,震中位于郯庐断裂带西北侧的扶余/松原—肇东断裂带、第二松花江断裂带和扶余北断裂带交汇处。地震诱发震中距3 km范围内普遍的液化和地表裂缝,给当地居民带来严重灾害。可见液化构造以砂火山为主,其次为液化砂堆、液化砂脉和液化砂席等。液化砂火山又可分为有火山口型砂火山、无火山口型砂火山和无砂型(水)火山。地震液化伴生软沉积物变形构造有变形层理、负载构造和火焰构造、滑塌褶皱、碟状构造和包卷层理等。地震诱发液化砂火山形成过程包括液化层内超孔隙流体压力形成、上覆低渗透层破裂和水、砂喷出地表后砂涌3个阶段。液化和流化砂体在上涌过程中会注入低渗透黏土层形成各种形态的砂脉、砂席和多种类型的变形构造。垂向上地震液化结构可划分为底部松散可液化层、下部液化变形层、上部液化变形层和地表砂火山4层结构。液化层埋深2~5 m,液化层厚度2 m。松原M5.7级地震发震机制为NE-SW(35°~215°)方向挤压应力使断层活跃,推测扶余/松原—肇东断裂是主要的发震断层。松原地震液化构造研究为现代地震活动区和灾害易发区预测提供依据,为地震引发的现代软沉积物变形构造研究提供丰富的素材,兼具将今论古意义,为揭示本世纪以来郯庐断裂带北段进入了一个强断裂和地震活跃阶段提供了最新的实际资料。
2020 Vol. 22 (1): 75-96 [摘要] ( 536 ) [HTML 1KB] [PDF 17164KB] ( 232 )
97 乔亚斌, 张林, 王予, 张一果, 马君霞, 姜红霞
鄂尔多斯盆地苏里格气田中奥陶统马家沟组五段凝块石类型与古盐度初步分析
微生物碳酸盐岩是近年来地学界研究的一个热点,其时空分布非常广泛,并可形成重要的油气储集层。在鄂尔多斯盆地北部苏里格气田的中奥陶统马家沟组马五1+2段和马五4段,笔者分别发现了非钙化微生物成因的凝块石微生物岩。依据显微结构,将凝块石划分为蠕虫状凝块石、网状凝块石和房室孔洞状凝块石3种类型。通过与基里巴斯现代超盐湖微生物碳酸盐形成环境的对比,推测在华北地台云坪广布、坪中有湖的大背景下,凝块石是在相对海平面上升、盐度大约在60‰~149‰之间的条件下形成的,而含石膏结核碳酸盐岩是在相对海平面下降、盐度达到149‰以上的条件下形成的。进一步研究发现,蠕虫状凝块石泥粉晶白云岩的白云石晶间孔和溶蚀孔非常发育,网状凝块石和房室孔洞状凝块石的溶蚀残余孔较发育,推测凝块石微生物岩具有较好的物性,是未来油气勘探的重要目标岩性之一。
2020 Vol. 22 (1): 97-110 [摘要] ( 477 ) [HTML 1KB] [PDF 21415KB] ( 283 )
111 张帅, 柳益群, 李红, 焦鑫, 周鼎武
准噶尔盆地东部中二叠统幔源热液沉积白云岩*
准噶尔盆地东部吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组,沉积于陆内裂谷背景下岩浆—热液活动强烈的咸化湖盆中。在芦草沟组中发现一类与湖底热液活动有关的幔源热液沉积白云岩,包括方沸钠长白云岩、硅质白云岩与含水铵长石钠长白云岩。作者对该类白云岩开展微米级尺度的岩相学研究,结合同位素地球化学研究,探讨成矿流体性质与详细成因机理。岩矿特征和同沉积变形构造指示白云岩形成于沉积期。白云石为有序性较差的原白云石,呈微米级球状、葡萄状晶体,与方沸石、水铵长石、钠长石及玉髓等热液矿物彼此镶嵌结晶,高温下发生了白云石对钠长石碎屑的交代作用;白云岩锶同位素(平均为0.705 687)显示成矿流体中幔源组分较多;白云岩具有重δ13 CPDB (平均为6.94‰)和轻δ18 OPDB (平均为-8.12‰)。基于成矿流体由幔源热液与湖水混合的假设,利用δ18 OPDB计算估计,研究区白云岩的形成温度较普通云质岩高25~50 ℃。研究表明白云石为幔源热液喷出湖底后直接沉淀形成,并提出可能的成因模式。热液沉积白云岩是一种不可或缺的白云岩成因类型,研究成果对促进人们理解白云石的形成规律、推动完善成因岩石学理论具有重要意义。
2020 Vol. 22 (1): 111-128 [摘要] ( 468 ) [HTML 1KB] [PDF 14488KB] ( 255 )
综述
129 张昌民, 尹太举, 唐勇, 郭旭光, 赵康, 潘进, 陈美玲
准噶尔盆地西北缘及玛湖凹陷沉积储集层研究进展*
准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷中心区10×108 t级砾岩大油区的发现,带动了该区沉积储集层研究的不断深入。作者梳理了准噶尔盆地西北缘及玛湖凹陷的沉积储集层研究现状和进展,认为准噶尔盆地西北缘及玛湖凹陷的沉积储集层研究的进展主要表现为: (1)提出了新的砂砾岩储集层岩石相和岩石学分析方法;(2)探索形成了新的沉积储集层地球物理测井和地震描述技术;(3)针对不同层系,在沉积物源、沉积相、沉积环境、沉积体系和沉积模式等方面取得大量新认识,建立了大型退覆式浅水缓坡扇三角洲沉积模式,指导油气勘探不断获得新突破;(4)在成岩作用理论指导下,所发现的储集层埋藏深度不断增加。研究表明,玛湖凹陷的沉积体系具有继承性: 从二叠纪到新近纪,发育了火山—碎屑岩沉积体系、细粒—蒸发盐沉积体系以及粗粒冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲等沉积体系,气候、构造和湖平面变化控制了沉积体系的形成和演化。沉积储集层研究为玛湖砾岩大油田的发现提供了有力的理论支持。未来应当加强针对古老层系和深部地层的沉积储集层研究工作,重视新理论新技术在西北缘和玛湖沉积储集层研究中的应用,已经形成的理论技术需要在勘探实践中接受进一步检验和完善。
2020 Vol. 22 (1): 129-146 [摘要] ( 618 ) [HTML 1KB] [PDF 1802KB] ( 476 )
147 宋文天, 刘建波
碳酸盐鲕粒包壳结构研究综述*
在现代和古代碳酸盐沉积物中,碳酸盐鲕粒的包壳结构类型均较多,因其常被用于恢复古海洋的化学、物理性质演化而备受关注。对碳酸盐鲕粒包壳的研究始于 1879年,此后现代和古代鲕粒包壳的原生和次生结构特征和成因均得到了详细描述和深入探讨;然而,目前仍存在对现代鲕粒包壳原生结构的部分术语定义不明确、对古代鲕粒包壳原生结构的特征识别和分类不尽准确等问题。文中归纳了现代鲕粒包壳的原生结构类型及其主要特征,指出鲕粒包壳结构组合的常见类型包括放射状、同心状、同心—放射状等,且对包壳结构组合类型的识别是鲕粒包壳结构研究的关键。古代鲕粒受成岩作用影响,包壳原生结构保存程度可能不尽相同,甚至完全被次生结构所替代,但其原生结构类型与现代鲕粒类似,以放射状和同心状结构为主,只是同心状结构中的切线状纹层难以识别。中国的古代鲕粒研究虽已取得大量成果,但在对包壳原生结构的识别和应用方面尚存在一些误区,故在借鉴现代鲕粒包壳结构研究成果的基础上,笔者以华南下奥陶统鲕粒为例,论述了对古代鲕粒包壳结构如何进行特征描述、如何识别出保存较好的原生结构及如何利用包壳结构组合类型进行鲕粒分类等问题,展示了古代鲕粒包壳原生结构研究的重要科学意义。
2020 Vol. 22 (1): 147-160 [摘要] ( 355 ) [HTML 1KB] [PDF 3230KB] ( 275 )
161 李华, 何幼斌
深水重力流水道沉积研究进展*
深水水道是深水区常见的地貌单元,既是深水重力流沉积物的搬运通道,又是其主要沉积场所。对重力流水道沉积研究已有60余年的历史,成果极为丰富。本文简要回顾了深水水道沉积研究历程及最新研究成果,总结了主要水道类型沉积特征及形成机理。重力流水道可分为复合型水道、垂向加积型水道、迁移型水道和分支小水道。复合型水道形成与重力流演化过程密切相关,其内部发育轴部沉积、碎屑流/滑塌沉积、水道—堤岸沉积体系及迁移型水道。弯曲型迁移水道多为重力流自生环流而成,顺直型迁移水道为等深流与重力流共同作用而成。重力流水道研究的发展方向主要有3个方面,即:(1)积极开展多手段和方法综合研究;(2)深入系统对比研究其形成机制及主控因素;(3)加强储集层分布规律研究。
2020 Vol. 22 (1): 161-174 [摘要] ( 363 ) [HTML 1KB] [PDF 11295KB] ( 461 )
地球化学与沉积环境
175 石思思, 吴朝东, 梁金强, 王熠哲, 叶云涛, 方允鑫, 马健, 翟俪娜
南海北部西沙海槽沉积物管状黄铁矿特征及其形成机理*
南海北部西沙海槽S1站位的岩心柱沉积物中广泛发育自生矿物黄铁矿,其形态以管状为主,且具有内部中空的圈层结构。使用扫描电镜、电子探针、LA-ICP-MS、SIMS等测试方法研究了管状黄铁矿的形态及圈层结构,结果显示: (1)管状黄铁矿发育内部中空的圈层结构,其中内圈层(Ipy)由莓球状黄铁矿呈五角十二面体紧密堆积组成,外圈层(Opy)由晶形较好晶粒较大的八面体黄铁矿组成,并混有沉积碎屑及钙质生物壳体;(2)内圈层和外圈层分别呈现出贫S富Fe和富S贫Fe的特征,其成因是甲烷渗漏造成的局部还原环境使得As进入黄铁矿中导致晶格空缺或被扭曲,从而促进Ni、Co、Cu、Zn、Pb等微量元素的掺入;(3)内圈层、外圈层发生了明显的硫同位素分馏现象,内圈层中 δ34S 平均为-37.8‰,外圈层中 δ34S 平均为-29.3‰。研究认为,管状黄铁矿作为曾经甲烷渗漏的通道,其生长机制可分为3个阶段: (1)气水通道形成阶段: 向上运移的甲烷流体在沉积物孔隙中逐渐形成气水通道;(2)外圈层形成阶段: 当向上运移的甲烷与硫酸盐发生甲烷厌氧氧化时,逐渐形成晶体较大、晶形较好的八面体黄铁矿外圈层;(3)内圈层形成阶段: 随着甲烷浓度逐渐降低,在气水通道中的微生物作用下,剩余甲烷与向下运移的硫酸盐继续反应形成莓球状黄铁矿内圈层。因此,南海北部的泥岩中大量发育的管状黄铁矿常常与地层中甲烷水合物的存在有关。
2020 Vol. 22 (1): 175-192 [摘要] ( 407 ) [HTML 1KB] [PDF 12391KB] ( 205 )
人类历史时期古地理学
193 张琨佳, 陈思颖, 苏筠
公元1500—2000年印度尼西亚—菲律宾强火山喷发对中国中东部旱涝格局的影响*
强火山活动是气候变化的重要自然驱动因素,可导致中国降水出现年际或年代际变化,甚至极端的旱涝现象。探究位于中国邻域的印度尼西亚—菲律宾一带的强火山喷发与中国旱涝分布格局的关系,有助于阐释中国旱涝发生的时空规律及机制,为预测未来火山爆发可能导致的降水异常提供借鉴。本文基于1500—2000年期间世界强火山活动和中国旱涝资料,运用时序叠加分析的方法辨识了印度尼西亚—菲律宾一带的强火山喷发后中国旱涝在年际尺度上的时空变化特征,并对1815年Tambora火山喷发进行案例分析。结果表明印度尼西亚—菲律宾一带的强火山喷发对中国的旱涝格局有一定的影响:强火山喷发后第0年至第2年,中国中东部各站点的整体变化为偏涝;在第3年,整体出现了偏旱的转变,且变化幅度相比其他年份较大;就地区而言,喷发后华北、华南地区分别出现了由旱转涝、由涝转旱的变化,并且这些变化大概持续了2~3年,随后2个区域均恢复了喷发前的旱涝趋势;印度尼西亚1815年Tambora火山喷发后0~3年,中国以涝情为主,但发生涝情的区域逐年在发生变化。
2020 Vol. 22 (1): 193-206 [摘要] ( 416 ) [HTML 1KB] [PDF 8360KB] ( 233 )

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