区域地质特征包括什么
1. 中国区域地质特征概述
马丽芳闵隆瑞丁孝忠
(中国地质科学院地质研究所,北京100037)
摘要中国疆域辽阔,地质构造复杂。40多年来,尤其是近20年来中国在区域地质调查和地学研究方面取得了很大进展,有必要编制一张纵览全国地质总貌的大型挂图。1:250万《中国地质图》是6张超全开拼幅大挂图,分中、英文版出版,以促进国际交流。它全面、系统地反映了我国40多年来,尤其是近20年来区域地质调查和地学研究的最新成果,除以各省自治区、直辖市地质志和新编的第二代《中国地质图集》为基础资料外,尽可能补充了1990年以来地学部门所取得的最新科研成果和资料,如地层清理和地层典的研究成果等[1,2],资料截止到1996年。因此,该图全面、清晰地展示我国各时代地质体的展布和区域地质构造特征的总貌。通过地质图的编制与研究不仅进一步系统总结和提高了对我国区域地质特征及地壳发展演化规律的认识,同时也为国土整治与规划、资源调查、地质灾害事件预测和环境保护等项工作提供了必不可少的基础地质资料。
该图强调资料性与科学性的紧密结合,以新全球构造理论为主导学术思想,对不同区域的地层、火成岩、构造和变质作用等内容作了时空三维演变发展过程的总结,并汲取了世界各国地质编图的长处,选择说明区域构造发展关键性地层的沉积类型、火成岩的岩类和岩石组合、变质相组合以突出表示,使图面在表示内容和表达方式上有所改革和创新。为增加与环境地质、灾害地质和全球变化有关的地质信息,改变以往地质图上只注重老地质体内容的做法,突出和加强第四纪以来的地质信息,反映第四纪地质体的形成过程和外动力条件。为反映上述内容,这次编图除划分时代外,还增加了成因类型代号和有关花纹,并标出第四系的等厚线及典型钻孔位置。图例是体现图幅内容的科学性、系统性和逻辑性的标志。该图打破了传统的表达方式,首次尝试按主要构造单元表示图例,以便更清晰、更全面地反映不同地区三大岩类和地壳运动在时空等三维方面演化的过程。
该图采用区域地质综合分析和详细专题研究相结合的手段,传统手工编图和计算机数字制图技术相结合的新工艺流程,确保了成图质量和水平;在工作站上采用先进的Intergraph软件进行地理、地质内容的编辑,使地质图信息化,并有利于图件的共享和更新。
关键词区域地质特征前寒武系侏罗系—白垩系第四系构造分区板块构造褶皱区(系)
1区域地质编图概述
区域地质研究是国民经济建设中具有战略意义的基础工作,区域地质图是衡量一个国家区域地质研究程度和水平的标志。世界上许多经济发达的国家都将地质图的编制作为地质调查研究的基本任务之一,并且根据研究程度和新的进展定期地更新全国性的地质图件。60年代,我国曾在全国1∶100万套图编制的基础上编制了一幅1∶200万“中华人民共和国地质图”,后因涉及国界及其它原因未能公开发行。70年代曾编制和公开出版了1∶400万《中华人民共和国地质图》。改革开放以来,我国区域地质调查工作有了极大进展,全国1∶100万区域地质调查已基本完成,1∶20万综合区域地质调查工作也完成了陆地面积的70%。1981年起在地质矿产部统一部署下,各省区市都陆续总结和编写了《区域地质志》及与其相应的系列地质图件[3~30],而且在此基础上还综合编制了1∶500万《中国地质图》并出版了相应的说明书[31]。最近几年,各省区市的地质工作者又通过第二代《中国地质图集》的编制进一步提高了综合研究程度[32]。与此同时,随着新技术、新方法和新理论的广泛应用,我国地学各领域也获得了丰硕的科研成果,许多重大的基础地质问题也都取得了突破性的新认识。但是,至今还没有一幅纵览我国地质全貌的大型挂图。因此,编制一幅1∶250万比例尺的全国性地质图是十分必要的;同时,现在编制这样一幅图件也是有扎实基础的。
21∶250万《中国地质图》编制特点
在详细研究和综合分析资料的基础上,以准确、清晰、简明地反映我国区域地质特征总貌为准则,以新全球构造理论为主导学术思想,区域地质综合分析方法为手段,本次新版《中国地质图》编图工作对不同区域的地层、火成岩、构造和变质作用等内容作了以下几方面的深入研究和总结:
(1)不同构造单元在各地质时期的沉积组合特点和古地理演化及其与构造的关系;
(2)各区构造运动的发育过程、构造变动的类型及其构造演化的历程;
(3)各区火成岩活动的性质和特点,及其与构造的关系;
(4)各区变质作用的期次,变质相组合及变质相系的特点,及其与构造的关系。
在此基础上再进行全国性地层、火成岩、构造和变质作用的横向分析对比与总结。
2.1地层
一般表示到统或阶(组),研究程度较低或紧密褶皱区可以表示到系或群,甚至跨统或跨系。地层的划分考虑了国际和国内的现状进行划分对比。地层的年龄值除国内已有比较确切的年龄值外,基本参照国际通用地质年代表。前寒武系的划分对比一直是我国研究的重点,最近几年来相继在冀东发现了我国最古老的表壳岩曹庄群和鞍山附近花岗质古陆壳的残块。因此,将太古宇暂以3500Ma和3000Ma为界三分,包括古太古界、中太古界、新太古界。元古宇与太古宇以2500Ma分界。这些年龄数据只代表大致的分界年龄。本图前寒武系的划分对比见表1。
早寒武世仍以Anabarities trisulcatus带作为底界;奥陶系四分,宜昌统(O1)与扬子统(O2)的分界置于大湾阶含Azygograptus suecicus笔石带底界;志留系亦四分,将原上志留统中含牙形石Ozarkodina remscheidensis eosteinhornensis带的地层划归普里多利期,以S4表示,含Polygnathoides siluricus带的划归拉德洛期,以S3表示;石炭系二分,上、下统界线划在Eumorphoceras和Homoceras带之间;与二叠系的界线划在290Ma,即格舍尔期与阿瑟尔期之间;考虑国际上目前白垩系仍然二分,本图亦采用二分,界线仍在阿尔必阶和赛诺曼阶之间。具体到我国东部侏罗系—白垩系陆相地层的划分也是长期有争议的问题。最近,随着生物化石研究的进展和同位素年龄测定精度的提高,东部含热河动物群地层时代的归属逐渐明朗,辽西北票地区原始鸟类化石的发现,也为这些地层时代的确定提供了新的证据,考虑到资料来源及认识的不统一,本图将九佛堂组—阜新组均划归下白垩统,有争议的义县组以J3-K1表示。详细划分对比见表2。
表1中国前寒武系划分对比简表
第四系一般划分为更新统(Qp)和全新统(Qh),对大面积第四系发育区尽可能区分出下更新统(Q1)、中更新统(Q2)、上更新统(Q3)。第四系在我国非常发育,占陆地面积的四分之一。尤其是近年来对全球变化、环境地质、青藏高原的抬升以及古人类的研究已引起广泛的关注。第四纪已有古人类的活动,根据最近的研究,其底界为2.48Ma。主要依据有:①华北泥河湾组中含Equus sanmeniensis(三门马),Proboscidipparion sinensis(长鼻三趾马)等和云南元谋组中含Rhinoceros sinensis(中国犀),Equus yunnansis(云南马)等均为早更新世典型代表分子;②中国黄土的底界年龄为2.48Ma。黄土和古土壤系列气候期可以与深海沉积物氧同位素气候期对比(图1)。
除太古宇、第四系和变质较深的地层外,为了有助于说明不同区域的研究程度和地壳发展历史,要求在图上选择以下几种关键性的、对说明区域构造发展有代表性的沉积类型加以表示:①代表稳定型的海绿石石英砂岩或碳酸盐台地沉积;②代表活动型放射虫硅质岩或深水浊积岩;③代表造山后的磨拉石粗碎屑沉积。火山岩类物质是区分稳定型和非稳定型的重要标志之一,上新世以前的火山岩由所属时代地层用岩相界线圈出再加不同花纹表示其岩石类型。
为了更确切地反映第四纪地质体的形成过程和外动力条件,要求图面上除划分时代外,还需加成因类型代号。主要的成因类型有:残坡积(eld)、冰碛(g)、冰水沉积(gf)、洪积(P)、冲洪积(fp)、冲积(f)、湖积(1)、冲湖积(fl)、海积(m)、冲海积(fm)、黄土(L)、风积(e)、生物堆积(b)、化学沉积(c)。成因类型代号写在第四系代号右上角,如Qp1。在面积较大的第四纪地质体中要求表示与构造、气候关系密切的成因类型花纹,计有:冰碛、风成砂、黄土、冲洪积、洪积、海积、冲海积等。同时,为了反映大面积第四系覆盖区的基底概况,标出第四系的等厚线及典型钻孔位置,并在钻孔位置旁标出第四系厚度和下伏岩层时代,如
2.2火成岩
火成岩一般按岩石化学成分和矿物成分划分成超镁铁质岩类、镁铁质岩类、中性岩类、酸性岩类和过碱性岩类等5大类,又按其产状分成深成岩、浅成岩、潜火山岩和火山岩4类。详细分类见火成岩分类表。潜火山岩一律按岩体处理,但为了突出其与火山岩的密切关系,再加相应火山岩类的花纹,这样也解决了我国南方一些与火山岩关系密切的、具潜火山岩的性质的酸性和中性超浅成岩体的表示方法问题。为了突出与环境地质和灾害地质有关的信息,该图将上新世(含上新世)以来的火山岩及时代不明的火山岩均按岩体表示。
2.3变质岩
在变质岩发育区要求在图面上区分出变质相。变质相划分为绿片岩相、角闪岩相和麻粒岩相,分别用三种花纹表示。总之,变质相的花纹方向代表该地区片理和片麻理方向。另外,根据现有研究资料尽可能表示超高压、高压变质带,动力变质带和蓝闪石片岩带。
2.4构造
以清晰地反映区域构造特征为目的,地质体的展布应符合客观实际,接触关系要表示清楚。对境内的主要断裂要区分其性质,是平移、逆冲还是拉张的;不同时期构造运动所形成的断裂方向及其相互间的切割关系要充分注意,并在图上准确表示。为有助于全区地质构造的分析,对大型盆地、第四纪大面积覆盖区下的主要隐伏断裂亦加以表示。此外,在图上尽量表示出构造窗、飞来峰、韧性剪切带等。
表2中国东部侏罗系—白垩系划分对比简表
图1中国黄土-古土壤系列气候演化略图
3中国区域地质特征
中国大陆是在西伯利亚板块、华北板块、塔里木板块、扬子板块、华南板块、印度板块和太平洋板块等长期相互作用下逐渐发展演化而成。其中华北板块、塔里木板块、扬子板块和华南板块是构成中国大陆的主体。根据沉积组合、岩浆活动、变质作用和构造运动等时空发育的总体特征,中国大陆大致又可以划分成地台区和褶皱区两大类。地台区有华北地台、塔里木地台和扬子地台。褶皱区有准噶尔-内蒙古-兴安岭褶皱区、昆仑-秦岭褶皱系、青藏-滇西褶皱区、冈底斯-喜马拉雅褶皱区、华南褶皱区、完达山褶皱系、台湾褶皱系和南海褶皱区等(图2)。
图2中国大地构造分区略图
(1)华北地台:构成华北板块的主体,是吕梁运动后即已基本固结的稳定地块。其太古宇是目前我国出露最全和发育最完整的地区,并已证实此时已有一些陆核存在。中新元古界主要由海相碎屑岩和镁质碳酸盐岩组成,发育在地台内部的裂陷带内,在震旦纪晚期于地台西、南部发育冰碛岩。中奥陶世后,地台主体缺失晚奥陶世到早石炭世的沉积物。上石炭统—下二叠统为海陆交互相煤系地层,晚二叠世后进入陆相沉积。侏罗纪开始,受太平洋板块的影响,在太行山以东广泛发育燕山期的侵入岩和火山岩。内蒙古南部苏尼特旗至西拉木伦河以南是华北地台的北缘,主要为加里东褶皱带。西南的柴达木地块可能是新元古代晚期从华北地台西南缘分裂出来的块体。祁连山加里东褶皱带即是此时形成的海槽,于志留纪晚期褶皱隆起,中泥盆世堆积的磨拉石说明柴达木地块于此时已与华北地台形成统一的大陆地壳区。
(2)塔里木地台:固结于850Ma的晋宁运动。第三纪以来,随着青藏高原和天山的大幅度隆升,塔里木相对下沉形成了我国最大的内陆盆地。其基底埋深约8~10km,西部隆起,东部为叠加式断陷。最老的岩层为中太古界—古元古界[34],震旦系以发育冰碛岩为特征,下古生界生物化石与扬子地台颇为接近,上二叠统全部为陆相沉积。中生界主要为山间盆地或山前坳陷型沉积,但盆地西部出现海相。老第三系在西部也为海相或潟湖相沉积,盆地四周有吕梁期和华力西期为主的中酸性、基性和超基性岩类的侵入,南缘还有喜马拉雅期的火山喷发[35]。
(3)扬子地台:以山阳-桐城断裂与秦岭褶皱系相邻,西以龙门山-红河断裂带与青藏-滇西褶皱区分界,东南则以绍兴-江山断裂与华南褶皱系相接。该地台形成于晋宁运动后,但根据最近资料,川南康定群有2957Ma的年龄值,另外还有一批大于1700Ma的年龄数据,说明其中有些是吕梁运动固结的稳定区。鄂西的崆岭群已解体为新太故界东冲河组和古元古界水月寺岩群。震旦系—中三叠统是典型盖层沉积,其中湖北三峡是震旦系—寒武系的层型剖面之一。地台边缘除有元古宙、古生代和中生代的中酸性、基性、超基性岩类侵入外,地台内部还有过碱性岩类侵入。
(4)准噶尔-内蒙古-兴安岭褶皱区:是西伯利亚板块、塔里木板块和华北板块之间占亚洲陆缘增生褶皱带的一部分,总体呈近东西向弧形展布,其中还散布着准噶尔、锡林浩特、佳木斯、额尔古纳等小型地块。陆缘的增生演化主要发生在加里东期和华力西早期。阿尔泰-额尔古纳褶皱带即是一条加里东褶皱带。早石炭世,西伯利亚板块与塔里木-华北板块碰撞对接,致使区内褶皱断裂发育,岩浆活动强烈,变质作用类型复杂多样,构成我国重要的古生代构造岩浆带。华力西期以后,西段受西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块和印度板块的挤压,形成山链与盆地相间的构造构局,并伴有一系列逆冲推覆与大型走滑断裂;东段除受西伯利亚板块影响外,还多次受来自东南太平洋板块的推挤,呈现EW向构造与NE、NNE向构造相互复合的构造格局。准噶尔属稳定型内陆盆地,地层发育较全,主要为河湖相碎屑和煤系沉积;松辽盆地是从晚侏罗世发展起来的裂陷盆地。该区东部受太平洋板块的影响,从燕山期开始发育了一系列大小不等的断陷型含煤盆地和沉积-火山岩盆地。燕山中期有强烈的火山活动和大规模的中酸性岩浆侵位。
(5)昆仑-秦岭褶皱系:是介于塔里木板块、华北板块和扬子板块之间的一条消减带,也是上述南北两板块之间的结合带。因此,该系内部组成和构造非常复杂,尚有许多地质问题有待进一步查明。根据现有资料,它是晋宁、加里东、华力西、印支等造山运动所形成的复合造山带。东段被郯庐断裂带截切,且平移到胶南,走向转为NEE向;西段被阿尔金断裂所截。昆仑褶皱系可以康西瓦—中昆仑断裂划分成南北两部分。北昆仑是一条华力西褶皱带,南昆仑是一条华力西、印支褶皱带。伴随华力西期中昆仑的叠接有中酸性、基性—超基性岩类的侵入活动。中三叠统仍保持岛弧海环境,随着古特提斯洋北支在中三叠世的闭合、造山,上三叠统出现夹陆相火山岩的磨拉石堆积,并不整合在前期地层之上,生物群已属特提斯型。其后的侏罗系—白垩系均为陆相小型盆地沉积。燕山期和喜马拉雅期是其推覆、走滑和隆起的主要构造变动时期。秦岭褶皱系位于华北板块和扬子板块之间,以商丹断裂带作为南北秦岭的分界。北秦岭为加里东期造山带,基底由新太古界和古元古界变质岩系组成,其上被中新元古界深水火山-沉积岩所覆盖;寒武奥陶系仍为活动型火山-沉积岩系,含放射虫硅质岩,并有数条蛇绿岩带侵位于上述岩系之中。伴随加里东末期至华力西早期的造山作用,此带还有大量花岗岩类侵位。南秦岭是华力西、印支褶皱带。新太古界—中元古界构成该带的基底,近来研究证实,基底与盖层之间存在一条大的韧性滑脱剪切带,同时伴有大量印支期花岗岩类的侵入。晚三叠世以后受古太平洋板块向NNW方向的移动,致使秦岭到大别山一带继续发生逆冲、滑脱和推覆。并有人认为,大别山群之下有年轻地层存在。
(6)青藏-滇西褶皱区:北以修沟—玛沁断裂与昆仑褶皱系分界,南以班公湖—怒江断裂带与冈底斯-喜马拉雅褶皱区相接。该区由巴颜喀拉褶皱系和唐古拉褶皱系,以及若干中间地块、推覆构造、蛇绿岩带、混杂岩带和构造岩浆岩带所组成。两个褶皱系之间以可可西里—金沙江断裂带分界。巴颜喀拉褶皱系原属扬子板块西部边缘,是在晚古生代初期从扬子大陆开裂离散出来所形成的印支褶皱系。在巨厚的三叠系浊积岩之下有前古生代结晶基底的残块;震旦系—下古生界为一套夹火山岩的碎屑岩、碳酸盐岩沉积,其生物特征接近扬子区;泥盆系为稳定型碳酸盐台地和台地边缘沉积为主,晚石炭世开始受古特提斯洋的影响靠近东昆仑和金沙江一带发育活动型火山-沉积岩系,其余广大地区仍属稳定型沉积。二叠纪开始由稳定逐渐转为活动,并有大量中基性火山喷发。早中三叠世该区随着金沙江带的打开而向北推移,同时接受了一套浊流沉积和混杂堆积;晚三叠世该区与北面的欧亚大陆拼合而褶皱成山。唐古拉褶皱系主要由上三叠统—侏罗系构成的褶皱带、逆冲断裂带和蛇绿岩带组成,并有一系列花岗岩类岩体贯穿其中。在巨厚的盖层之下可能存在前寒武纪基底,晚三叠世金沙江向南俯冲、闭合,唐古拉褶皱系与巴颜喀拉褶皱系拼接在一起。侏罗纪时,南部为陆相沉积,北部为海相沉积。陆相沉积的白垩系不整合其上。
(7)冈底斯-喜马拉雅褶皱区:是冈瓦纳大陆北缘分离出来的一部分,可以雅鲁藏布江带为界划分成冈底斯-念青唐古拉褶皱系和喜马拉雅褶皱系。冈底斯-念青唐古拉褶皱系是燕山晚期褶皱系。其基底为元古宇的变质岩群,奥陶系—志留系为陆表海碳酸盐和碎屑沉积,在云南变质岩系之上直接被泥盆系所覆盖。晚古生代出现具冈瓦纳特征的冰海沉积和冷水动物群。中生代分异明显,三叠系具大陆边缘裂陷槽特点,侏罗纪开始出现沟-弧-盆体系,沉积了巨厚的浊积岩,含大量超镁铁质岩-镁铁质岩、放射虫硅质岩和混杂岩块。著名的冈底斯火山-岩浆弧形成于燕山晚期和喜马拉雅早期。喜马拉雅褶皱系是新生代褶皱系,南以主边界断裂与印度地台相接。前寒武系结晶基底之上为一大套古生代碳酸盐岩夹碎屑岩的地台盖层沉积。二叠纪末、三叠纪初随着雅鲁藏布江特提斯海域的打开,在雅鲁藏布江一带发育活动型沉积,并有火山岩和外来岩块。侏罗纪—早白垩世在喜马拉雅一带仍以陆棚细碎屑-碳酸盐沉积为主,而至雅鲁藏布江处则为深海洋盆的火山岩-含放射虫硅质岩。晚白垩世印度板块向北漂移,特提斯海逐渐关闭出现雅鲁藏布江蛇绿岩带。
(8)华南褶皱区:主体属加里东褶皱系,但受到华力西期、印支期,特别是燕山期构造岩浆活动的强烈影响,呈现多期构造相互叠加的复合构造格局。最早的岩石有中新元古界陈蔡群,震旦系—志留系以浊流沉积为主,经加里东运动褶皱和变质,伴有花岗岩类的侵入,与中新元古界一起形成了褶皱系的基底。泥盆系—中三叠统为地台型碳酸盐岩夹砂页岩和煤系地层,印支运动使其褶皱,并伴有花岗岩类的侵入,晚三叠世到新第三纪受太平洋板块的影响,形成了一系列NE或NNE方向的断陷盆地,伴有强烈的构造作用和岩浆活动。
(9)完达山褶皱系:属锡霍特阿林褶皱带的一部分,是晚侏罗世—早白垩世沿亚洲大陆东缘形成的陆缘增生带。主要由石炭系—二叠系的灰岩和绿片岩、中上三叠统含放射虫硅质岩、浊积岩、混杂岩,以及下中侏罗统的碎屑岩和火山岩组成。这些岩层有的以外来岩块出现在晚侏罗世地层中。该区逆冲、推覆构造十分复杂,并有印支期和燕山期的花岗岩类侵位。
(10)台湾褶皱系:是西太平洋岛弧褶皱系的组成部分。该系可以台东大纵谷带为界划分成台西中央山脉褶皱带和台东的海岸山脉褶皱带。后者与菲律宾的吕宋岛弧相联,属菲律宾海板块;前者的中央山脉与北面的钓鱼岛隆起相接,属欧亚板块,大纵谷带是一条菲律宾海板块和欧亚板块的地壳对接带。中央山脉褶皱带包括台湾岛大部分和台湾海峡东部。主要为厚达万米的第三纪浊积岩沉积。在大南澳变质带中有玉里和太鲁阁为代表的双变质带,前者有多期蛇绿混杂岩分布,后者卷入有属于华南区的石炭系—二叠系岩块。该带西部是第三纪晚期—第四纪初期形成的坳陷带,大部分为第四系所覆盖。海岸山脉带主要为第三纪碎屑岩、岛弧火山岩组成,又可分东西两部分。东部主要由中新世奇美火山岩和上新世至更新世浊积岩组成。东南侧上新世的利吉蛇绿混杂岩带为菲律宾海板块俯冲碰撞时带来的洋壳物质[36]。
(11)南海褶皱区:属印支地块的一部分,曾经历了古生代—中生代多次拼贴增生和新生代解体离散的复杂过程。海南岛三亚地区的寒武系—奥陶系为稳定型碎屑和碳酸盐沉积,中寒武统所含三叶虫等化石与澳大利亚的Currant Bush组所含化石极其相似,同时在西沙群岛曾钻遇到前寒武系基底,这些资料说明早古生代时期该区曾与澳大利亚同属于南大陆,具地块性质。华力西期—印支期是南大陆解体离散和北大陆拼贴增生阶段,从该区晚古生代的生物群已具冈瓦纳冷水生物区与特提斯暖水生物区之间的过渡生物区性质可表明此时已从南大陆裂离出来。印支运动实质上反映了古特提斯海的消亡和滇-缅-泰与印支及华南陆块三者碰撞过程,印支期后整个东亚已拼合成统一陆块。南海的扩张起始于白垩纪末—古新世早期(63~70Ma),与印度陆块与欧亚大陆碰撞密切相关,南海中部即中央海盆地区,具一般大洋地壳的三层结构(沉积层、大洋层2和大洋层3),北纬14°30′~15°30′之间近东西向分布的海山链即为残留中心,直到上新世末—更新世初南海才与太平洋完全分开,形成现今的边缘海性质。
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2. 区域地质特征
准噶尔盆地是我国大型含油气盆地之一,面积约13×104km2,盆地四周被褶皱山系所围限,西北边界为扎伊尔山和哈拉阿拉特山,东北边界为阿尔泰山、青格里底山和克拉麦里山,南界为伊连黑比尔根山和博格达山,总体形状为三角形,东西长,南北窄。
一、构造特征
准噶尔盆地是欧亚板块的组成部分,北邻西伯利亚板块,西接哈萨克斯坦板块,南依天山造山带。区域构造位于阿尔泰褶皱带、西准噶尔褶皱带和北天山褶皱带所夹持的三角地带。盆地内发育较全的上古生界至新生界地层,其中石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系构成了盆地内主要含油气勘探目的层,在盆地南部其累计厚度最大达18000m,盆地内的一般厚度也在10000m左右。准噶尔盆地自石炭纪以来,经历了海西、印支、燕山和喜马拉雅等多期构造运动,形成了多个不整合面与构造层。断裂发育主要有三期,即海西期、燕山期和喜马拉雅期,目前三叠系及以下地层中主要为逆断层,侏罗系和白垩系中发育正断层,盆地南缘则以逆断层和走滑断层为主。
准噶尔盆地可以划分出8个一级单元(图5-1),分别为乌伦古断陷、三个泉隆起、西北缘冲断带、玛湖-漠区坳陷、中央隆起带、北天山山前坳陷、博格达山前坳陷及沙-奇隆起区。
二、地层分布及沉积特征
准噶尔盆地的沉积盖层发育,在晚海西期褶皱带基底石炭系火山岩与变质岩之上的沉积层都是盆地的沉积盖层。自老至新依次为上古生界的石炭系、二叠系,中生界的三叠系、侏罗系和白垩系,新生界的古近系与新近系(图5-2)。
1.石炭系(C)
属于准噶尔沉积盆地基底岩性,下石炭统为变质凝灰岩及安山岩;中石炭统为为火山岩及火山碎屑岩,主要分布在西北缘、陆梁隆起、克拉麦里山前;上石炭统为边缘海相碳酸盐岩,分布局限(仅分布于准东外围石钱滩凹陷)。
2.二叠系(P)
佳木河组下亚组(P1j1):为一套杂色砾岩、火山碎屑岩夹熔岩,最大厚度可达4000m。
佳木河组上亚组(P1j2):为一套火山熔岩夹火山碎屑岩。在中拐五区、八区为流纹岩、安山岩、凝灰岩及凝灰碎屑岩,未穿视厚度268~350m,风成城地区407m;陆梁地区为紫褐色、紫灰色杏仁状橄榄安山玄武岩及安山质熔结角砾岩夹棕红色砂质泥岩、细砂岩,未穿视厚度139m。
图5-1 准噶尔盆地构造单元分区图(据郑和荣等,2007)
风城组(P1f):为一套暗色泥质、凝灰质白云岩,白云质泥岩夹砂岩、粉砂岩及薄层灰岩,为滞留海湾或湖沉积,其分布主要在玛湖-漠区坳陷的北段,以乌尔禾-黄羊泉一带最厚,厚700~900m。为玛湖-漠区坳陷内的主力生油层。
夏子街组(P2x):为棕褐色、杂色及灰绿色砾岩夹褐色薄层砂岩,砾石成分复杂,主要为变质岩、火山岩和泥岩等,分选及磨圆度差,砂泥质胶结。夏子街地区变细,出现较多棕色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩,未发现任何化石。属于一套山麓洪积扇体堆积。
下乌尔禾组(P2w):分布于克-乌断裂、夏红北断裂下盘,为灰色、灰绿色砾岩夹同色砾状砂岩及深灰色、灰黑色泥岩,属于山麓河流洪积-湖沼沉积。
上乌尔禾组(P3w):仅分布于乌尔禾-夏子街地区的构造低部位,为棕褐色砾岩夹砂质泥岩,为山麓洪积扇体堆积。
3.三叠系(T)
百口泉组(T1b):分布于百口泉-夏子街地区,沉积厚度80~200m,为一套灰绿-棕红色块状砾岩夹薄层透镜状砂岩和泥岩,为山麓辫状河沉积。
下克拉玛依组(T2k1):分布于百口泉-夏子街地区。岩性为一套灰绿色、棕褐色的厚层砾岩、含砾状巨-粗砂岩、中-细砂岩、粉砂岩与泥岩的正韵律组合,为洪积相沉积。
上克拉玛依组(T2k2):分布基本同T2k1,下部为灰白、灰褐色含砾粗砂岩,上部为灰白色中-细砂岩、泥质砂岩及粉砂岩,为洪积相与辫状河沉积。
图5-3 准噶尔盆地西北缘油藏分布略图据方朝亮等,2003)
稠油油藏的地层水类型与水动力条件、岩性条件以及油气藏的保存环境有关。侏罗系地层水水型以NaHCO3型为主,在车18井和车26井区为CaCl2水型,侏罗系地层水的矿化度表现为白碱滩地区最低,仅为5000mg/L,夏34井以西地区次之,为7000mg/L,车26井所在地区为最高,达21000mg/L,夏子街地区次高。三叠系地层水的矿化度在乌尔禾以南与克浅28井所在地区最低,仅5000mg/L,外拐和玛湖两地区较高。三叠系地层水水型主要为NaHCO3型,在红43-车002井地区为CaCl2型水(方朝亮等,2003)。
3. 区域地层基本特征
1.太古宙—古元古代地层
该阶段地层零星出露于塔南缘铁克里克山、阿尔金山、昆仑山以及属于羌塘地层区的塔什库尔干一带。一般呈(微型)陆块残存在古生代造山带内,零星分布,其变形、变质程度太古宇与古元古界难以区分,多为高角闪岩相(局部有麻粒岩相)灰色片麻岩和变质表壳岩系,普遍有磁铁石英岩,也见有科马提岩,尽管它们的原始位态关系不清,还值得进一步研究,但它们均属本区前寒武纪早期大陆地壳的组成部分。按现今的格局,有塔里木-南疆(以下简称塔南)、秦-祁-昆和巴颜喀拉-羌塘3个分布区。
塔南区的新太古-古元古代地层赫罗斯坦岩群、埃连卡特岩群(铁克里克地区)和阿尔金岩群(阿尔金山地区)是高角闪岩相(局部有麻粒岩相)-低角闪岩相变质的片岩、
表1-2 青藏高原北部断代地层区划简表
秦-祁-昆地层区内古元古代地层是东昆仑的白沙河岩群、苦海岩群及西昆仑的库浪那古岩群,其构造叠置厚度超过20 km。岩石类型为角闪岩相变质的片麻岩、各种片岩、变粒岩、大理岩、石英岩和深变质砂岩,夹变基性火山岩和硅质岩,西昆仑库浪那古岩群含厚度近300 m的纹层状磁铁石英岩。原岩以碎屑岩为主,夹碳酸盐岩和基性火山岩,表现为活动型沉积。另外,在东昆仑格尔木白日其利一带出露有3280 Ma的表壳岩(Sm-Nd;青海省地质矿产开发局,2005)。
巴颜喀拉-羌塘地层区内有喀喇昆仑地区的布伦阔勒岩群,为石英片岩、片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩夹磁铁石英岩、大理岩。前苏联在东南帕米尔与本群相当地层中获U Pb和Rb-Sr等时线年龄2130~2700 Ma。
2.长城纪—青白口纪地层
该阶段地层分布范围较广(表1-2),其主体沉积组合所反映的特征是不同类型微陆块或陆缘与裂谷(陷)带相间的构造格局。
塔里木地层区长城、蓟县和青白口系都很发育,主要为碎屑岩和碳酸盐岩沉积,并有安山岩和火山碎屑岩夹硅质岩。阿尔金地层区地层发育程度与塔里木区相似,蓟县系、青白口系组成与之相似,长城系却有明显差异,塔里木铁克里克地区为细碧角斑岩建造,阿尔金区为一套陆缘碎屑岩-碳酸盐岩夹火山岩沉积。
昆仑地层区长城、蓟县和青白口系都有分布,其中长城系主体为以稳定型成熟度较高的陆源碎屑岩为主的沉积,西昆仑局部有活动型沉积。蓟县纪和青白口纪昆仑区的沉积格局发生了分化,以昆中线状分布的镁铁、超镁铁质杂岩为分隔,南北沉积不同,北部为稳定的陆棚碎屑岩、台地相碳酸盐岩,厚4000~2000 m;南部发育活动型碱性拉斑系列变质火山岩、海相灰岩,厚3000余米。其共同特点是塔里木、阿尔金、昆仑区灰岩中所含的叠层石化石均为华北区的常见分子,反映此处裂解并未形成具分隔意义的洋盆。
巴颜喀拉-芒康-思茅地层区出露的最老地层为宁多岩群,分布极为零星,呈岩片夹于构造混杂岩带中,岩性为各种石英片岩、石英岩、大理岩夹浅粒岩及斜长角闪岩等,碎屑岩成熟度较高,厚1600余米,为稳定性沉积。有中、新元古代的同位素年龄。
羌塘地层区长城、蓟县系为一套浅变质的碎屑岩,时代依据不确切。青白口系为碳酸盐岩夹少量陆源碎屑岩建造,产叠层石化石。
昆仑区该阶段的地层受构造-岩浆活动的影响,变质程度比羌塘、塔里木、阿尔金区同时代地层偏高。
3.南华纪—早古生代地层
该阶段地层出露广泛,可分为6个地层区(表1-2)。塔里木地层区是唯一有确切证据的南华-震旦系分布区,仅在铁克里克地区出露,有南华纪的冰成杂砾岩和纹泥岩,为大陆冰盖型及处于海陆过渡地区的混合型冰水堆积,与鄂西莲沱冰期的时代大致相同。晚震旦世产微古植物化石,与阿克苏地区以及峡东和川西地区同时代地层很相似,同样具有稳定型的组合特征。
阿尔金地层区仅出露中上奥陶统环形山组,为一套稳定型碳酸盐台地沉积,所产头足类和腕足类化石均与华北地区相似。
昆仑地层区是该阶段地层最发育同时也是地层组合最复杂多样的地区,分布零星、互不连续,大部分呈构造岩片状产出,顶底不全。其中,南华-震旦系既残存有冰碛砾岩,也有间冰期形成的泥岩、粉砂岩、白云岩,也有震旦纪的中基性火山喷发物。早古生代建造类型以活动型沉积组合为主,在西昆仑北部有稳定型沉积组合。早寒武世所产小壳类化石与南秦岭、川滇等地同时代化石相似;奥陶纪的头足类、三叶虫等具明显的华北型色彩;早志留世笔石动物群与北祁连、南秦岭所产者相似,均属华南型;中、晚志留世珊瑚化石则具有南、北型混生的特征。
巴颜喀拉-芒康思茅地层区南华纪-早古生代地层在研究区未出露。
北羌塘地层区发育早古生代地层,分布于西部的甜水海一带。寒武系为炭质板岩、粉砂岩、灰岩,产三叶虫化石,属稳定型沉积。奥陶系为一套碳酸盐岩夹少量碎屑岩沉积,含头足类化石,其组合与南方宝塔组一致,亦属稳定型沉积。下志留统厚度大于20000 m,以碎屑岩为主,并有硅质岩和火山岩,含几丁虫及疑源类化石,具典型的韵律结构,属活动类型沉积。中、上志留统以中细粒碎屑岩为主夹钙质硅质岩,韵律清晰,所含化石以游泳和飘浮类型的头足类、三叶虫为主体。志留纪动物群总体面貌与滇西、藏北区接近,与扬子区的也有一定联系。
南羌塘地层区寒武系分布零星,以板岩为主,夹变石英细砂岩、变岩屑石英细砂岩,局部夹大理岩透镜体。产藻类化石,其准确的时代依据还需进一步确定。
4.晚古生代—三叠纪地层
本阶段是研究区地层最发育、分布最广泛的阶段,可分为8个地层区(表1-2)。
塔里木地层区,晚古生代地层发育,目前未发现有时代依据的早泥盆世地层。中泥盆统为进积型碎屑岩夹碳酸盐岩沉积,上泥盆统发育浅海相灰岩和碎屑岩,也有陆相的紫红色碎屑沉积,所产植物化石Leptophloeum rhombicum为欧-亚-北美乃至大洋洲常见分子。石炭系主要为滨浅海相碳酸盐岩和碎屑岩,局部为滨海沼泽相碎屑岩夹薄层煤沉积,含
阿尔金地层区无泥盆系出露,石炭系为深色泥质碎屑岩与生物灰岩互层沉积。下中二叠统为陆相紫红色粗碎屑沉积。
昆中、昆北地层区晚古生代地层发育,沉积类型多样,以活动类型沉积为主,也有稳定类型沉积,不同地区差别较大。下、中泥盆统为一套滨浅海相碎屑岩与碳酸盐岩夹中基性、中酸性火山岩,厚度大于9000 m,产珊瑚、腕足类、牙形刺及鱼等化石。上泥盆统沉积组合和化石与塔里木盆地南缘相似;东昆仑上泥盆统下部为海陆交互相的碎屑岩、碳酸盐岩,含植物化石,与塔里木盆地南缘一样,晚期为含化石的深海盆地斜坡相陆源碎屑岩与中酸性火山岩组合。石炭纪—早、中二叠世,昆中、昆北的沉积组合显示是多组裂谷带控制下的堑垒构造古地理格局,其中地垒带有石拐子-缔熬苏、祁漫塔格、哈拉郭勒-哈拉米兰河及塔里木旱铁热克地区,以稳定型沉积为主,发育滨浅海相碎屑岩-陆棚相碳酸盐岩或台地相灰岩;地堑带有奥依塔格-柯岗、柯羌、依些可沟、托库子达坂等地,发育玄武岩、枕状熔岩、杏仁安山岩夹杂火山碎屑岩的活动型沉积;处于陆缘带的库尔良一线发育裂隙式中酸性熔岩、火山碎屑岩夹杂细碎屑岩、碳酸盐岩。昆仑区整个晚古生代海相动物群与我国南方同时代的动物群很相似,有不少共同的属种。中二叠世末晚古生代裂谷(陷)带消亡,西昆仑晚二叠世苏克塔亚克组发育紫红色海陆交互-浅海相粗碎屑岩沉积,不整合于阿羌火山岩之上。三叠纪沉积在西昆仑零星出露,东昆仑分布较广。下中三叠统在东昆仑为一套次深海复理石沉积,含菊石、双壳类等,均与南方同时代所产者相似,总体属活动类型的沉积;上三叠统陆相为主的碎屑岩及含煤沉积分布较广,所产植物化石具有南、北两个植物群混生的特点,同时有陆相中基性和中、中酸性火山岩,属内陆湖沼盆地喷发沉积环境。
昆南地层区中泥盆统为深水至浅水相的碎屑岩建造,石炭系-下中二叠统与昆中、昆北地区比较类似,不同的是南部的康西瓦-木孜塔格-马尔争裂谷盆地扩张较大,出现了蛇绿岩与含放射虫硅质岩相伴的洋盆沉积组合,同时东昆仑发育大量的洋岛型的下部玄武岩、上部礁灰岩的沉积组合。岩石类型以碎屑岩、碳酸盐岩为主夹大量火山岩。产
巴颜喀拉地层区石炭纪沉积缺失。二叠系黄羊岭群分布广泛,早期沉积是浅海陆棚相具逆粒序层理的碎屑岩,中上部是向上海水变深的沉积序列,为较深水动荡环境下的暗色类复理石沉积夹杂色碎屑岩及砾屑灰岩。产我国南方常见的
芒康-思茅地层区晚古生代沉积广布。泥盆系拉竹龙组为一套成熟度较高的石英砂岩夹炭质板岩、凝灰岩和硅质岩,显示为稳定的陆表海沉积。下石炭统沉积为碎屑岩与碳酸盐岩夹杂火山岩,上石炭统为近岸滨海沼泽沉积,含煤线,产植物化石。区内石炭系所含珊瑚、腕足类、苔藓虫以及
北羌塘地层区晚古生代沉积出露较齐全。泥盆系厚2800多米,全为稳定的台地型碳酸盐岩及碎屑岩沉积。下、中泥盆统含双壳类、珊瑚、层孔虫和牙形刺化石,与我国南方、西南同时代的动物群很相似。石炭纪该区活动性增强,下石炭统以碳酸盐岩与碎屑岩沉积组合为主,夹较多中基性火山岩,厚9000余米,产珊瑚、腕足类等化石,总体属次稳定环境。上石炭统为陆缘斜坡相细碎屑岩夹少量碳酸盐岩沉积,产
南羌塘地层区晚古生代沉积在研究区只有二叠系,下二叠统为砂质灰岩、粉砂岩互层及细晶白云岩,产
5.侏罗纪以来地层
该阶段地层分布比较零星,以上白垩统—古近系不同区地层差异最为显著,按其地层柱状图组合特征,侏罗纪—早白垩世地层可南北两分。
北部区包括塔里木、昆仑及巴颜喀拉区,以陆相沉积为特征,侏罗系以河湖相沉积为主,含煤层,所含植物群均与西北、华北、东北同时代的植物群相似;下白垩统为曲流河及湖泊相红色碎屑沉积。
南部区包括羌塘和芒康-思茅区,以海相沉积为主,早侏罗世沉积为粗粒碎屑岩与中酸性火山岩,未见化石,为活动类型沉积。中上侏罗统为稳定浅海环境的碎屑岩与碳酸盐岩沉积,厚2200多米。局部为潟湖相,夹膏盐层,双壳类和腕足类化石丰富。在麻扎、康西瓦一带出露的下、中侏罗统,下部为海陆交互相碎屑岩,产植物化石,上部为碳酸盐岩夹碎屑岩,夹中酸性火山碎屑岩和火山熔岩,厚度不大,为活动类型沉积。侏罗系所产双壳类、腕足类等化石均与缅甸、滇西、藏东、藏北、青南等地联系密切,植物组合均为北方类型的分子。下白垩统仅在唐古拉山北缘一带发育,为一套河湖相粗-细碎屑岩沉积,产孢粉、介形虫等化石。
上白垩统—新近系,塔里木区以海相沉积为主,晚白垩世双壳类与中亚地区同时代的动物群比较相近,反映当时气候相当温暖。昆北地层区为河湖相沉积,含膏岩及含油建造。昆中地层区为紫红色粗碎屑沉积,含膏盐和沉积型铜。巴颜喀拉及其南部区白垩系、古近系和新近系多为陆相紫红色富含膏盐碎屑岩,并有大量的中基性、中酸性火山喷发岩。
第四系,全区基本一致,为分布较广的冰碛层以及冲、洪积等松散堆积。
4. 区域地质特征概述
碳酸盐岩储层的形成大都与构造运动造成的地壳抬升及断裂活动有关。地壳抬升使地层暴露地表造成风化剥蚀形成风化壳,断裂活动形成断层和裂缝。大气淋滤作用容易沿着裂缝进行使地层发育溶蚀缝或溶洞,地层溶蚀发育的地方又容易形成裂缝,这样溶蚀与裂缝相互匹配的结果就使得原来比较致密的碳酸盐岩变成了良好的储油气层。因此,在此有必要简述一下研究实例——义和庄区块的构造特征。
义和庄凸起位于济阳坳陷北部,其东、南两面与沾化凹陷相邻,北、西两面与车镇凹陷接壤(图2-1)。
义和庄潜山带的石油勘探始于1955年,1961年5月开始钻探。1972年10月沾11井奥陶系灰岩发现油气显示,试油获得日产油935 t高产,成为华北地区第一口潜山高产油井,由此拉开了济阳坳陷潜山油气藏勘探的序幕。
以盆地基地地层作为储集层形成的潜山油气藏是中国东部断陷盆地中重要的油气藏类型之一,受盆地内不同次级构造带控制,它们可以成带出现,形成“潜山油气藏体系”。与我国东部其他断陷盆地相似,济阳坳陷的构造演化特点决定了它具有较大的潜山油气藏潜力。
2.1.1 区域构造发展简史
古生代以后研究区的地质构造不仅十分复杂,而且存在有挤压、拉张等构造应力场作用,这些作用必然要对地层中的裂缝和溶蚀产生影响。
根据钻井资料,本区地层发育情况如表2-1所示。
太古宇:为一套巨厚的花岗片麻岩,成分以斜长石、钾长石为主,石英次之,含角闪石。太古宇顶面为不整合面。
古生界:包括下古生界寒武系—奥陶系海相碳酸盐岩沉积,及上古生界海陆交互相的石炭-二叠系碎屑岩沉积。上下古生界之间为假整合接触,中间缺失上奥陶统—下石炭统。下古生界顶面为长期风化剥蚀面,溶蚀缝洞发育,成为很好的潜山储层。由于风化剥蚀作用,顶部地层残余厚度不等。
5. 地质特征是什么
就是某一区域的地质特点,大到盆地小到某一区块,一般包括:
区域概况:回构造演化史、沉积发育史答、地表地貌等
地质特征:
1.构造特征:包括断层、圈闭等
2.地层,包括岩性、物性、储层分布等
3.含油气特征
4.油藏特征:包括油气层分布、温度、压力系统等
5. 资源量
6. 什么叫地质特征
就是某一区域的地质特点,大到盆地小到某一区块,一般包括:
区域概况内:构造演化容史、沉积发育史、地表地貌等
地质特征:
1.构造特征:包括断层、圈闭等
2.地层,包括岩性、物性、储层分布等
3.含油气特征
4.油藏特征:包括油气层分布、温度、压力系统等
5. 资源量
7. 区域地质构造基本特征
综上所述,各种地质记录表明,北祁连山加里东褶皱带实际上是在大陆裂谷体制(〓)的基础上发展演化而成的古板块构造体系(O—S)的体现(图1-8)。其间经历了自陆裂拉张形成洋盆,而后经洋盆扩张、俯冲—消减,直至海盆闭合碰撞造山的全过程。
1.大陆裂谷体制海相火山活动
以中寒武统下部钙碱质酸性火山岩和上部基性火山岩的双峰式海相火山-沉积岩系为特征。据火山岩岩浆学研究(夏林圻等,1991、1996),北祁连山东段白银地区及研究区面碱沟—清水沟—尕大坂地区所测剖面均为“双峰式”特征。其Sr同位素具有壳幔混合的特点,基性火山岩微量元素具有大陆裂谷玄武岩之“穗齿状”特征(见图1-9、1-10)。火山岩主元素、微量元素及Sr同位素的初始比值均具双峰式或双端员特征。代表源岩浆具有幔源与陆壳部分熔融的二元混合成因,为大陆裂谷环境。
2.古板块构造体制海相火山活动
北祁连山的古板块构造体制是在大陆裂谷体制的基础上发展演化而成的。从目前保存的北祁连山“三分构造格局”(邬介人等,1997、1998),即中间复背斜(
1)奥陶纪洋脊(洋岛)型火山活动
图1-8祁连山板块构造体制大洋盆地构造演化模式(据冯益民等,1996)
A—西段;B东段;SS—陆棚浅海;FS裂陷槽;OCEAN—大洋盆地;IA—岛弧;IAB—弧间盆地;BAB—弧后盆地;RF—裂谷;R•OCEAN—残留洋盆;R•SEA残留海盆;C•M•SEA陆表海;MC—岩浆房;SC—俯冲杂岩(含高压变质岩岩块及岩片);M—地幔
作为存在加里东古洋壳的洋脊(洋岛)型火山岩带主要分布于托勒山北坡的玉石沟—川刺沟一带,以残存的蛇绿岩洋壳为特征。该蛇绿岩的组成自下而上为超基性岩、辉长-辉绿岩、枕状熔岩、硅质岩和凝灰岩。并在其蛇绿岩序列底部变质橄榄岩层中发现有交代型金云母(夏林圻、夏祖春等,1995),表明此古洋壳火山岩组合源于交代型富集地幔。
2)沟-弧-盆的火山活动
在北祁连山沟-弧-盆体系中,出露完整、分布连续性好的单元属岛弧和弧后盆地及代表
图1-9郭米寺—下沟细碧岩类微量元素MORB标准化分配型式(据夏林圻等,1995)
1—郭米寺—下沟细碧岩类;2—Rio Grande大陆裂谷碱性玄武岩
图 1-10白银厂细碧岩类微量元素MORB标准化分配型式(据夏林圻等,1995)
1—白银厂细碧岩类;2—Rio Grande大陆裂谷碱性玄武岩
这两种环境的相应沉积物,而代表古海沟环境的地质体则是由大洋板块俯冲、刨铲,不断在弧前增生而形成的以蓝闪片岩带,基性—超基性岩块、火山岩岩片、混杂堆积岩、放射虫硅质岩残片、滑塌堆积、浊流沉积和复理石等组成的俯冲杂岩为特征(许志琴等,1994)。目前已发现的有两条:一条规模较大,西起昌马,向东经石油河—边麻沟—清水沟—百经寺,直至景阳岭(吴汉泉,1982、1991);第二条仅出露于白泉门以西九个泉一带,规模较小。据蓝片岩中蓝闪石和多硅白云母的同位素年龄388~459Ma(吴汉泉,1987;肖序常等,1988),以及岛弧和弧后盆地型火山岩的Sm-Nd及Rb-Sr等时线年龄486~445Ma(夏林圻、夏祖春等,1996)来看,该俯冲杂岩带的俯冲作用几乎贯穿了整个奥陶纪。
岛弧火山岩发育于古海沟俯冲带的北东侧,沿走廊南山分布,以早中奥陶世的岛弧火山杂岩为主,部分地区与原大陆裂谷系双峰式海相火山岩或含矿岩系相伴出露(白银地区、清水沟—尕大坂一带等),表明从寒武纪到奥陶纪,海相火山岩是由裂谷类型到岛弧类型演化而成的。其中研究程度较高,被视为成熟岛弧的岩石学标志为甘肃永登石灰沟的岛弧火山岩岩石组合(夏林圻等,1991、1996),即下部拉斑玄武岩、中部钙碱性岩、上部碱性岩的岩石组合。反映其岛弧火山作用,由早至晚,随着距离海沟俯冲消减带由近而远,呈现非常特征的递进式演变。
弧后盆地火山岩带发育于岛弧火山岩带的北东侧,沿走廊南山北坡分布。不仅可以见到来自岛弧的直接沉积形成的火山物质,还包括极特征的,未经固结成岩而再搬运沉积的火山碎屑复理石建造和少量火山熔岩,在少数地段还发现其中尚有源自弧后强力拉张导致洋壳型蛇绿岩在板后侵位而形成的类扩张脊型火山岩(张瑞林等,1997),此类火山岩岩石地球化学研究,证明这种火山岩具有十分清晰的岛弧和洋脊火山岩双重岩石地球化学特点,如TiO2含量一部分大于1%,一部分小于1%,微量元素地球化学特征一部分类似于地幔柱型洋脊玄武岩,另一部分类似于岛弧拉斑玄武岩。并具有明显的过渡性特点,这些地球化学的复杂多重性,表明其源区物质组成应当具有多种组分混合的特点。具有来自深部幔源和来自浅部消减带壳源的不同物质来源不均匀混熔的特色。
到晚奥陶世,大洋扩张脊已不再活动,岛弧扩张及弧后扩张不再出现,火山作用的规模和强度急剧收敛,然而大洋板块通过海沟的俯冲消减仍在进行。其结果导致整个北祁连大洋由扩张状态转入收缩状态。取代火山作用的是由砂岩、千枚岩、板岩夹灰岩和少量火山碎屑岩组成的陆源碎屑岩沉积。仅在门源红沟一带发育具双峰式特征的细碧角斑岩系火山岩类,据前人研究结果(冯益民等,1996;夏林圻等,1996、1998)属弧-陆碰撞作用产生的被动陆缘裂谷建造类型。这种被动型裂谷火山作用比较短暂,到志留纪已经夭折。志留纪火山活动十分微弱,主要表现为残留海盆碎屑岩建造。
8. 区域地层特征
韩城区块发育的地层由老至新依次为太古宇涑水群、中寒武统、下奥陶统亮甲山组、中奥陶统马家沟组与峰峰组、上石炭统本溪组、上石炭统—下二叠统太原组、下二叠统山西组、中二叠统下石盒子组、上二叠统上石盒子组与石千峰组、下三叠统刘家沟组、第四系更新统与全新统(表2-1)。
1.太古宇涑水群(ArS)
为韩城区块最古老的基底岩层,岩性为肉红色眼球状花岗片麻岩,含磁铁矿和石英岩脉。区块内原在象山北侧灰沟有零星出露,现已被采石场废渣掩盖,厚度不详。
2.中寒武统(
仅出露于象山北侧的灰沟。岩性为紫红色板状泥岩及深灰色厚层状鲕状灰岩。与下伏地层为断层接触,厚度不详。
3.奥陶系(O)
亮甲山组(O1l):上部为灰色、浅灰色、灰黄色泥质白云岩,厚度为20~80m,下部为富含燧石条带及团块的中厚层白云岩。
马家沟组(O2m):下段以白云质灰岩、泥灰岩为主,夹石灰岩层,中—厚层状,质地不均,常见鸟眼构造,见方解石斑晶及大量缝合线,夹多层微薄层纤维状石膏及泥岩,并含大量同生角砾,溶蚀裂隙较发育,见网格状、蜂窝状溶孔及小溶洞,有的被方解石、石膏充填。上段上部以白云岩为主(俗称百米岩段),深灰色,中—厚层状;下部以不等厚的泥灰岩与白云质灰岩互层为主,褐灰色,中—薄层状,含燧石团块及同生角砾,见大量缝合线,局部含鲕粒及纤维状石膏,溶蚀裂隙及小溶洞发育。厚度为165~293m,一般为242m左右。
峰峰组(O2f):上部以深灰色厚层状石灰岩为主,分布不普遍,隐晶-微晶结构,质地较均,致密、坚硬、性脆,局部显豹斑构造。溶蚀裂隙较发育,裂隙被方解石、黄铁矿充填,溶洞及溶孔多被泥、砂质充填。下部为泥质灰岩、泥质白云岩互层,中-薄层状,褐灰色—深灰色,局部呈红色,质地不均,多夹炭质、铝质泥岩薄层,含黄铁矿团块及同生角砾,显花斑状,裂隙较发育,均为方解石及泥质充填,并见有充填型小溶洞及溶孔。与下伏地层呈整合接触,厚度为48~127m,一般为83m左右。
4.石炭系(C)
本溪组(C2b):假整合于奥陶系灰岩之上。主要岩性为紫杂色铁铝质岩,系奥陶系风化面上的残积物经再搬运沉积而成。铁铝质岩之上为一套海湾潟湖相灰岩及深灰色泥岩、砂质泥岩、砂岩,夹透镜状灰岩或钙质泥岩和煤线,不含可采煤层。厚度为18~26m。
太原组(C2—P1t):本区为一套不断向西超覆的滨岸-三角洲环境下形成的海陆交互相沉积,是本区的主要含煤地层。按岩性、岩相组合大致可分为上、中、下3个旋回。下、中旋回为海进旋回,由砂岩、泥岩和灰岩组成,夹两层可采煤层(11、10号煤层),其相序均由河流相或波浪带相石英砂岩开始,经湖泊相、沼泽-泥炭沼泽相过渡,最后以海相灰岩结束。上旋回为海退旋回,主要为滨海湖泊沼泽相粉砂岩、砂质泥岩和泥岩。上部局部地区受滨海波浪带作用影响,有三角洲及其前缘河口砂坝砂岩沉积;顶部5号煤层为几乎遍及全区的主要可采煤层。太原组厚度由东向西逐渐变薄,厚度为45~80m。
表2-1 韩城区块区域地层表
5.二叠系(P)
山西组(P1s):连续沉积于太原组之上,分布范围与太原组基本一致,为本区又一重要含煤地层,属滨海平原环境下的陆相沉积。岩性主要为灰、灰黑色细-中粒砂岩、粉砂岩、泥岩,组成了3个完整旋回,旋回结构简单,每个旋回均以河流相开始,经河漫滩相过渡,最后以湖泊相或湖泊-沼泽相结束。在中、下部的第一、二旋回分别含局部可采的3号和2号煤层。本组厚度为40~79.5m。
下石盒子组(P2x):本组为陆相沉积,发育两个旋回,依次为河床相、河漫相、湖泊相。上部为含铁质鲕粒灰绿色、紫色砂质泥岩或泥岩。两个旋回底部为浅灰色中粗粒砂岩,常具明显的河床相斜层理。砂岩较山西组复杂,重矿物增多,砂粒磨圆度较差,为钙质和泥质胶结;粉砂岩矿物成分主要为石英或硅质碎屑,含黏土质胶结物及泥质条带状夹层,构成岩石的层状构造,具斜波状、波状、水平层理,为河漫相沉积,或与细砂岩互层,为湖泊相沉积。该组与下伏地层呈整合接触。
上石盒子组(P3sh):本组由陆相碎屑岩组成,底部为一层10m厚含砾石及泥岩包体的灰白色层状中粗粒砂岩,分选性和磨圆度差,但层位稳定,普遍沉积,斜层理发育,是典型的河床相沉积,其上为(K5标志层)一层10m厚团块结构且含大量铁质鲕粒的紫杂色泥岩。本组平均厚度为300m,与下伏地层呈整合接触。
石千峰组(P3s):分布于区块的中深部,该组属陆相碎屑岩建造,下部及中部以厚层灰绿色、灰色砂岩为主,与一套暗紫色砂质泥岩、粉砂岩互层,其宏观特征明显,易于辨别;底部普遍有一层灰白色、灰绿色中粗粒砂岩,厚达30~50m,含石英砾石及泥岩包体甚多,成分以石英、长石为主,含暗色矿物,颗粒分选不好,硅泥质胶结,致密坚硬,大型直线型斜层理发育,为典型的河床相沉积,地表露头多以悬崖峭壁出现;其上部为猪肝色泥岩,薄层状,含钙质结核及薄层石膏,水平层理发育,显示了干燥内陆闭塞湖泊相沉积的特点。在该层泥岩之下,普遍发育有2~3层浅灰色泥灰岩,外观极为明显。本组一般厚度为220m,与下伏地层呈整合接触。
6.三叠系(T)
刘家沟组(T1l):岩性为紫红色、浅紫红色、灰紫色中厚层中-细粒砂岩、粉砂岩与暗红色、暗棕红色砂质泥岩、泥岩不等厚互层。底部为分选差的砾岩。与下伏地层呈整合接触,本组厚度为150~225m,一般厚度为200m。
7.第四系(Q)
更新统(Qp):主要由砂土、亚砂土组成,俗称“黄土”,广泛发育于山梁及低凹地带。与下伏地层呈不整合接触,厚度在0~100 m不等。
全新统(Qh):为近代冲积和坡积物,多分布于沟谷及其两侧地段。与下伏地层呈不整合接触,厚度为0~20m。
9. 实习区区域地质概况是什么
野外实习是学习地质和从事地质工作不可缺少的一个重要的基础环节。在与实习老师交谈中,她对我说:野外实习的重要性,是显而易见的。中国地质大学历来重视野外实践教学,学地质就是和地球打交道,问题要从自然界中提出,解决的方法也要从认识自然中获得。地学是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础自然科学之一,它不仅强调学科发展的理论性,更强调这门学科的实践性。为了使学生提高对野外实践的认识,通过野外实习更进一步地了解自然,学校在学生学习完“普通地质学”或者“地球科学概论”等有关地质专业基础课后,马上安排野外实习。通过教学实习使学生们能够理论联系实际,增强感性认识,同时又可以培养学生的综合能力,提高综合素质,在艰苦的条件下,锻炼意志,强健体魄。几十年来,野外实习已成为中国地质大学地质类专业教学的传统和特色。
她告诉我野外教学实习的目的是培养学生把在课堂上获得的知识变为感性认识,以此培养日后的野外工作能力,掌握野外作业的方法。比如说,在制定野外工作计划的时候首先是要了解和掌握调查区域的区域地质概况。一般的说,已有前人做过调查工作的区域,当你准备再去调查的时候,前人的调查资料会是你重要的参考资料,搜集分析这些资料将会使你的调查工作有事半功倍的效果。如果调查区域没有任何资料供你参考,那么你可能就是这个区域从事地质调查的先行者,当你领略了风餐露宿,筚路蓝缕的艰苦之后,你的调查成果将会使你充满自豪感。
秦皇岛实习基地的区域地质概况大致有以下几个方面:
A.地层实习区的地层属于晋冀鲁豫地层区、燕辽地层分区、秦皇岛小区,是华北型地层(所谓地层,是指一切成层岩石的总称,包括变质的和火山成因的成层岩石在内)。在地质调查过程中,首先要解决的问题就是关于一个地区的地层层序及其相邻地区地层层序之间的对比关系。不同的地区地层形成的具体层序是差别很大的,所以,地层的对比必须有一个客观的标准。这个标准就是把不同地区的地层单位,根据它们的岩石性质、化石特征进行对比,以此确定这个地层的层位及其年代。在实习区这个地层区中,最老的地层是新太古界。变质年龄距今2500百万年。在新太古代末期(距今2412~2600百万年)发生了大规模的岩浆侵入,形成了花岗岩。在这个区域内缺少古元古界和中元古界。可以见到新元古界沉积不整合地覆盖在新太古代花岗岩的上面。在这个区域内新元古代地层则缺少这个时期的晚期沉积。寒武纪至奥陶纪中期发现有以碳酸盐岩、页岩、粉砂岩为主的海相地层的沉积。在晚奥陶世至早石炭世普遍缺少沉积,自晚石炭世至二叠纪时期开始出现了海陆交互相沉积、陆相沉积。自此以后,该区域没有再受到海侵。
B.岩浆岩和变质岩岩浆岩也被称为火成岩,所谓的岩浆岩是指由地下深处一种炽热的含有大量挥发性成分的硅酸盐熔融体(即岩浆)冷却凝固后所形成的岩石。由岩浆直接形成的岩浆岩,包括侵入岩和火山岩。
秦皇岛地区处于燕山造山带东段,东部与太平洋板块相邻。在这个区域内,造山带活跃的内力地质作用使岩浆岩和变质岩的分布十分广泛。
岩浆岩:实习区岩浆岩发育,岩石类型比较齐全。见秦皇岛地区岩浆岩发育一览表。
变质岩:实习区内的变质岩类型比较齐全,包括区域变质岩、动力变质岩和混合岩等类型(所谓变质岩是指在漫长的地质历史时期内经过内力地质作用,如地壳运动、岩浆活动等,使原来的固体岩石发生变化,而改变形成为新的岩石)。而区域变质岩是主要的类型。实习区内新太古代区域变质岩形成于距今3000~2800百万年。如金山嘴、老虎石、联峰山顶等地都属于这种类型。
C.构造仅从字义上来理解,构造应该是指:事物各部分之间的安排、组织及其相互关系,同时也指结构。地质学中与构造一词发生关系的有构造运动和地质构造。构造运动表现为地壳的机械运动,也称为地壳运动。通常构造运动速度缓慢,往往不能被人们直接感觉到。然而,在特殊的情况下,构造运动则表现得快速而强烈,是可以被我们感觉到的,比如地震。地震可以引发山崩、地陷、海啸。构造运动往往使地壳或岩石圈的物质发生变形和变位,结果会引起地表形态的剧烈变化,如形成山脉、海陆变迁、大陆分裂、大洋扩张等,还会引起地层的变化(倾斜或弯曲)、岩石块体的错动和断裂。因此,构造运动在地质作用中处于最重要的地位。地质构造则是指经过构造运动之后引起的岩石变形、变位后出现的结果。最基本的地质构造有褶皱和断裂。
实习区位于中朝准地台燕山台褶带山海关台拱区。中朝准地台是我国最古老的地台区,最初的陆核形成于距今3000百万年前,结晶基底固结形成于距今1700百万年前。在中元古代至新元古代早期,燕山地区是一个近东西方向扩展的海洋,它的中心地区沉积了近万米厚的地层。古生代时期海域范围缩小,海水的深度也变浅,局部地区上升为陆地,主要沉积了浅海及海陆交互相的地层,也就是我们常说的海陆变迁的过程。中生代以后,燕山地区的地壳活动增强,出现了强烈的岩浆活动和构造变形。
D.矿产在实习区内有丰富的矿产资源,主要有煤矿、铝土矿、耐火粘土、石灰岩、石英砂岩等,还有铁铜矿、铅锌矿、重晶石等金属矿产,以及滨海砂矿、花岗岩、正长岩、辉长岩等可用于建筑材料的石材。
煤矿广泛分布于柳江向斜的石炭系、二叠系和侏罗系之中,是实习区内的主要矿种,总分布面积约75平方千米。铝土矿主要分布在柳江向斜的两侧,矿层主要产于石炭系底部的页岩和粘土岩中,矿体最长可达1千米,厚度一般为2~3米。耐火粘土主要分布在柳江向斜东侧的石炭系和二叠系中,自上而下共有7层。在实习区的北部石灰岩十分普遍,主要分布在柳江盆地寒武系、奥陶系之中。其用途主要用于烧制水泥,也用于烧制石灰、建筑石材和铺路的基石。石英砂岩主要产于柳江向斜翼部的新元古代地层中。石英纯度较高,符合工业制作的质量要求,秦皇岛耀华玻璃厂等大型生产企业曾把当地的石英砂岩作为主要的石英原料开采。
10. 区域地质特征简述
牟平—乳山成矿带位于胶东隆起东部,研究区位于牟平—乳山成矿带南段——乳山金矿带[5],面积为688.8km2(图2-1)。
区域出露地层:古元古界荆山群(Pt1JDx)为区内最古老的结晶基底,岩性主要为透辉变粒岩、透辉石英岩、透辉岩、黑云变粒岩夹透闪岩、大理岩等,呈包体包裹于崔召单元(Icnr23)中,分布于区域西部午极一带。
构造:区内断裂构造发育以北北东向构造为主。自东向西有:南高—葛口断裂,将军石—曲河庄断裂、三甲断裂、石沟—巫山断裂、青虎山—唐家沟断裂等五条断裂,大致以4~5km呈等间距出现,走向NNE0°~25°,倾向南东,倾角60°~90°,长10~25km,宽1~10m,五条断裂控制了牟乳金矿带90%的金矿床产出。
岩浆岩:以燕山早期玲珑超单元(昆嵛山花岗岩)中的崔召单元弱片麻状中粗粒二长花岗岩和郭家岭弱片麻状含斑中粗粒二长花岗岩为主体,大面积展布。燕山晚期伟德山超单元中的通天岭单元中粗粒二长花岗岩(三佛山),在区内东南一带呈岩株状分布。
矿产:区内金矿丰富,金矿点星罗棋布,主要为石英脉型金矿,目前探明的十几个金矿中,金青顶为特大型,邓格庄、金牛山为大型,三甲、初家沟、铜锡山为中型、胡八庄、胡家口、东铜岭等均为小型金矿,此外,金矿点有几十个。金矿的成因类型除东铜岭金矿与次火山岩有关,其余均属混合岩化热液石英脉型。含金石英脉主要受北北东向断裂构造所控制。主要围岩是玲珑超单元(昆嵛山花岗岩)中的崔召单元(Icnr23)弱片麻状中粗粒二长花岗岩和郭家岭(IGnr23)弱片麻状含斑中粗粒二长花岗岩,其次在荆山群地层内和三佛山岩体中也有一些金矿点。
构造控矿特点:区内金矿严格受构造控制,五条主干断裂及其次级断裂控制了区内金矿床(点)的分布,其中将军石—曲河庄断裂带发现有区内最大的金青顶特大型脉金矿;石沟—巫山断裂发现有大型金牛山金矿,该断裂西侧次级NE向断裂发现有邓格庄大型金矿,该构造南段有初家沟中型金矿、英格庄大-中型金矿及胡八庄、胡家口等小型金矿;岔河—三甲断裂带上有铜锡山、三甲两个中型金矿及多个矿点;在南高—葛口断裂带上有石城小型金矿及葛口、唐家店、夏家庵等金矿点;在青虎山—唐家沟断裂带有唐家沟小型金矿及多个金矿点。在各断裂中金矿床似有等距分布特点:如石沟巫山断裂中,从北向南:金牛山(小肖家)→马台石→初家沟→英格庄→西泊→胡家口→胡八庄等有似等距分布。
本次研究乳山金矿带的青虎山—唐家沟断裂、石沟—巫山断裂、将军石—曲河庄断裂、三甲断裂、南高—葛口五条构造带及其次级断裂的构造叠加晕特征。