鄂爾多斯地塊早古生代盆地演化與物質(zhì)聚集規(guī)律.pdf

1、中國(guó)海相油氣勘探取得重大突破及潛在勘探區(qū)域主要集中在特提斯構(gòu)造域的秦祁昆構(gòu)造帶兩側(cè)的四川盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地與羌塘盆地。其中，鄂爾多斯盆地的海相油氣勘探尚未取得大的突破，是一個(gè)有很大希望的勘探區(qū)域。相對(duì)其上古生界和中生界而言，下古生界的海相層系的研究最為薄弱。因此，有必要進(jìn)一步解決盆地和古隆起的形成演化、沉積物質(zhì)聚集分布規(guī)律和盆地充填過(guò)程等基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題。本論文在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，以“構(gòu)造控盆、盆控沉積、沉積控組合”為指

2、導(dǎo)，運(yùn)用沉積學(xué)、地層古生物學(xué)、層序地層學(xué)、地球化學(xué)、地球物理學(xué)等理論和技術(shù)方法，將鄂爾多斯盆地構(gòu)造演化與全球構(gòu)造背景相結(jié)合，以野外露頭、測(cè)錄井和地震資料為基礎(chǔ)資料，研究了鄂爾多斯地塊早古生代的沉積物質(zhì)的聚集分布規(guī)律和盆地演化過(guò)程，主要內(nèi)容和成果如下：
　　 （1）通過(guò)研究鄂爾多斯盆地下古生界的巖石地層、生物地層和年代地層，將野外剖面和鉆井進(jìn)行了系統(tǒng)的地層劃分與對(duì)比。進(jìn)行了層序界面類型和劃分標(biāo)志研究，識(shí)別出了7 種層序界面，厘定了

3、鄂爾多斯盆地下古生界的層序地層劃分方案，將下古生界寒武系和奧陶系劃分為5個(gè)超層序和27個(gè)三級(jí)層序，建立了層序地層格架。
　　 （2）通過(guò)野外剖面、巖心、測(cè)井和地震資料，研究了層序格架內(nèi)的沉積體系發(fā)育特征，識(shí)別出了濱海沉積體系、陸棚沉積體系、碳酸鹽緩坡沉積體系、碳酸鹽臺(tái)地沉積體系、大陸斜坡沉積體系、深海盆地沉積體系等六大沉積體系；深入分析了含磷建造、混合沉積、廣布式鮞粒灘和竹葉灘、富硅質(zhì)碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖、生物礁、深水沉積和磨拉石建

4、造等八類特殊沉積體的特征、成因及其意義。
　　 （3）以超層序體系域?yàn)榫巿D單元，系統(tǒng)編制了鄂爾多斯盆地下古生界的構(gòu)造-層序巖相古地理圖，揭示了不同時(shí)期的沉積物的聚集分布規(guī)律和沉積演化：寒武紀(jì)早期為含磷沉積和混合沉積階段；寒武紀(jì)中、晚期為廣布式臺(tái)地鮞粒灘和竹葉灘沉積階段；奧陶紀(jì)早期為富含硅質(zhì)的碳酸鹽緩坡沉積階段；馬家溝期為以局限環(huán)境為特征的碳酸鹽臺(tái)地階段；晚奧陶紀(jì)為鑲邊臺(tái)地和深水重力流發(fā)育階段。
　　 （4）分析了有關(guān)Ro

5、dinia 超大陸裂解、原特提斯洋和古亞洲洋形成演化、鄂爾多斯克拉通周緣的區(qū)域構(gòu)造演化等盆地演化的動(dòng)力背景，系統(tǒng)編制了華北陸塊的構(gòu)造-古地理格局圖，深入分析了鄂爾多斯盆地5個(gè)超層序的沉積建造和層序結(jié)構(gòu)的差異性，揭示了鄂爾多斯克拉通的盆地結(jié)構(gòu)：北緣于早古生代發(fā)育伊盟“長(zhǎng)壽”古陸，西南緣在寒武紀(jì)表現(xiàn)為被動(dòng)大陸邊緣背景下的“坡-隆-坪”結(jié)構(gòu)，奧陶紀(jì)則轉(zhuǎn)換為活動(dòng)大陸邊緣背景下的“坡-隆-坳”結(jié)構(gòu)。
　　 （5）探討了盆地形成機(jī)理，認(rèn)為R

6、odinia 超大陸裂解，原特提斯洋打開，在鄂爾多斯南緣形成的秦祁昆分支洋盆和克拉通內(nèi)部的賀蘭坳拉谷和晉陜坳拉谷是盆地形成的主要?jiǎng)恿Α：浼o(jì)，雖然由于華北陸塊向東綱瓦納漂移而使北緣處于弱俯沖狀態(tài)，但南緣原特提斯洋的擴(kuò)張使盆地整體上仍以伸展作用為主，克拉通內(nèi)部的緩慢沉降主要由熱沉降和地殼均衡補(bǔ)償所致；克拉通邊緣盆地的沉降機(jī)制與伸展背景下的巖石圈減薄有關(guān)。寒武紀(jì)末和奧陶紀(jì)初華北陸塊由伸展應(yīng)力場(chǎng)向擠壓應(yīng)力場(chǎng)轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致克拉通內(nèi)部沉降中止。馬家溝

7、期，由于南緣北祁連-北秦嶺洋的俯沖作用，鄂爾多斯克拉通內(nèi)部受南北對(duì)擠的遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力，發(fā)生下坳沉降，壓應(yīng)力導(dǎo)致的巖石圈內(nèi)粘度降低和下伏的前寒武紀(jì)晉陜坳拉谷造成的地殼不均一性對(duì)盆地沉降亦有重要影響；克拉通邊緣盆地則與板塊俯沖導(dǎo)致的巖石圈撓曲有關(guān)，導(dǎo)致沉積速率和沉積幅度遠(yuǎn)大于克拉通內(nèi)部。平?jīng)銎?背鍋山期，中加里東運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致俯沖作用的增強(qiáng)，使整個(gè)華北克拉通區(qū)域快速上升到海平面之上，只西南緣發(fā)育裂谷盆地。奧陶紀(jì)末，北秦嶺與鄂爾多斯地塊發(fā)生明顯的碰撞，鄂

8、爾多斯南緣發(fā)生前陸撓曲，形成具有前陸性質(zhì)的殘留海盆地。
　　 （6）通過(guò)古構(gòu)造圖分析了古隆起的形態(tài)演化，認(rèn)為前寒武紀(jì)基底地貌、板塊聚斂作用、全球海平面變化和板塊不同構(gòu)造部位的差異沉降是古隆起形成的四大主控因素：
　　 辛集期-張夏期的隆起暴露（古陸）面積的逐漸縮小，是由于繼承前寒武紀(jì)基底裂谷成因的隆-坳相間的地貌，以及低海平面背景下的海平面逐漸上升引起的；晚寒武世的中央古隆起雛形以及奧陶紀(jì)早期的整體隆起暴露，是由板塊由伸

9、展作用向聚斂作用轉(zhuǎn)換、克拉通沉降中止和同時(shí)伴隨的海平面下降所致；馬家溝期的“L”型隆起是聚斂作用的遠(yuǎn)場(chǎng)應(yīng)力和差異沉降形成的克拉通邊緣隆起；并且最終由于板塊碰撞作用，于晚奧陶世盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)，接受長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕。
　　 （7）在大量的前人研究成果的基礎(chǔ)上，綜合分析了鄂爾多斯早古生代克拉通盆地的演化特征，揭示了海平面變化、盆地沉積充填過(guò)程、古隆起演化、構(gòu)造事件、古氣候等之間的耦合關(guān)系，恢復(fù)了不同演化階段的盆地原型，創(chuàng)新性地探討了盆地和

10、古隆起的形態(tài)和形成機(jī)制：總體上鄂爾多斯盆地早古生代具有“北高南低，東緩西陡夾中隆”的構(gòu)造-沉積格局，認(rèn)為鄂爾多斯克拉通的演化受Rodinia 超大陸裂解和Pangea 泛大陸形成間的I級(jí)全球旋回的制約，具體表現(xiàn)為受北側(cè)古亞洲洋動(dòng)力體系和南側(cè)原特提斯洋動(dòng)力體系的聯(lián)合控制；由于古亞洲洋的俯沖作用，在克拉通北緣發(fā)育“長(zhǎng)壽古陸”；東緣則與華北克拉通相連；因此，西南緣的構(gòu)造轉(zhuǎn)化成為控制盆地結(jié)構(gòu)的主要因素，在威爾遜構(gòu)造旋回過(guò)程中，盆地總體上經(jīng)歷了“