论 文 第52卷 增刊Ⅰ 2007年9月 塔里木盆地海相成因天然气的两种聚集模式 王红军① 赵文智① 胡国艺② 胡剑风③ (① 中国石油勘探开发研究院, 北京100083; ② 中国石油勘探开发研究院廊坊分院, 廊坊065000; ③ 中国石油塔里木油田分公司研究院, 库尔勒841000. E-mail: whj@https://www.doczj.com/doc/5914604162.html, ) 摘要 塔里木盆地台盆区发现的和田河气田、轮古东气田、塔中气田属于海相成因天然气藏, 气源来自寒武系烃源岩. 模拟实验表明, 滞留于烃源岩内的分散可溶有机质晚期裂解成气, 是海相天然气的主要成因. 分散可溶有机质裂解气通过两种方式聚集成藏, 一种是在晚期构造运动强烈的断裂带上一次成藏, 形成和田河典型的干气气藏气田; 另一种是在轮南和塔中继承性隆起带上形成的凝析气藏, 通过裂解气与原油的混合模拟实验证实, 是由于这些隆起带上早期发生过大规模的原油聚集, 晚期分散可溶有机质裂解气对古油藏充注混合后形成的. 关键词 塔里木盆地 海相 天然气 成因 裂解 成藏 2006-12-20收稿, 2007-05-08接受 国家重点基础研究发展计划项目(编号: 2001CB209100)资助 塔里木海相克拉通盆地天然气藏具有相似的气源成因, 天然气乙烷、碳同位素值轻于?28‰, 表明其来源于寒武系烃源岩 [1~4] . 寒武系烃源岩目前实测R o 值达到 1.9%~3.3%, 属于高-过成熟演化阶段. 对海相Ⅰ, Ⅱ型干酪根成烃演化的研究表明, 原始母质结构决定这类烃源岩在成熟阶段主要以生油为主, 高- 过成熟阶段以液态烃裂解成气为主[5]. 赵文智等人[6]最近提出有机质“接力成气”模式, 重点研究了滞留于烃源岩内的分散可溶有机质在高-过成熟演化阶段的成气时机与潜力评价问题, 指出在中国一些海相盆地中, 广泛分布着中低有机质丰度的烃源岩. 如塔里木盆地寒武系烃源岩, 分布面积很大, 但总体上有机质丰度TOC = 1.0%左右, 与国外海相盆地烃源岩差别很大. 这类烃源岩排液态烃效率在40%~60%之间, 大量液态烃滞留于烃源岩内部, 在高-过成熟阶段发生裂解成气. 从机理上回答了高-过成熟烃源岩生气潜力的问题, 对于开辟新的勘探领域具有重要的理论指导价值. 本文遵循有机质“接力成气”的思想, 选择塔里木盆地海相成因天然气藏进行实例研究, 论证了分散可溶有机质成气的现实性, 并通过进一步的天然气与原油混合实验, 建立了天然气聚集的两种模式, 以期对克拉通盆地天然气勘探潜力评价提供可借鉴的依据. 1 典型海相成因天然气藏的基本特征 塔里木盆地已发现和田河、塔中、轮古东、英南 2、满东1等一批海相成因天然气(田)藏和含气构造 (图1). 天然气主要赋存于古生界奥陶系碳酸盐岩和志留系碎屑岩中. 塔中和塔北隆起奥陶系气(田)藏的圈闭类型以大型古隆起上的(潜山)背斜圈闭和斜坡区的礁滩体岩性圈闭为主, 为凝析气藏; 巴楚隆起和田河气藏圈闭类型以奥陶系风化壳以及石炭系构造地层圈闭为主, 为干气藏; 北部凹陷满东1气藏属志留系砂岩背斜圈闭类型, 为湿气藏. 和田河气田位于巴楚隆起玛扎塔格断裂带上, 构造型圈闭, 储层为石炭系生屑灰岩奥陶系碳酸盐岩风化壳. 探明储量超过600×108 m 3, 是目前发现的台盆区最大的气田. 天然气组分中甲烷含量74.6%, 乙烷以上重烃含量1.2%, 非烃气体含量24.2%, 表现为干气气藏. 甲烷、碳同位素值?37.6‰, 乙烷、碳同位素值?37.2‰. 储层中仅发育一期与气态烃共生的流体包裹体, 均一温度75~90℃, 与目前储层实际地温相当, 反映天然气是晚期充注圈闭成藏的[7,8]. 轮古东奥陶系气藏位于轮南凸起东部, 属于构造-岩性圈闭, 储层为奥陶系颗粒灰岩. 探明储量近300×108 m 3. 天然气组分中甲烷含量84.5%, 乙烷以上重烃含量7.2%, 非烃气体含量8.3%, 表现为凝析气藏. 甲烷、碳同位素值?33.8‰, 乙烷、碳同位素值?32.5‰. 储层中发育三期与烃类共生的流体包裹体, 均一温度为67~95℃及104~115℃的包裹体反映加里东晚期与喜山期储层地层温度, 代表早期两次液态烃的充注成藏. 均一温度为136~142℃的包裹体与气
这些斩获国家科技大奖的科研成果能干啥 中共中央、国务院1月8日上午在北京举行国家科学技术奖励大会。华北克拉通破坏、冻土与寒区工程、激光钕玻璃、电能表智能化计量检定……这些对普通人而言深奥难懂的科技词汇频频出现在奖励大会现场。新华社记者为你揭秘获得2021年国家科技大奖的科研成果对生产和生活将产生哪些影响。 克拉通破坏理论解密 地球科学百年难题 克拉通是什么？克拉通是地球上最古老的陆块，缺乏明显的火山活动和大地震，因此，传统上认为克拉通是稳定的。 华北克拉通怎么了？华北克拉通发生了大规模的火山活动和大地震，即丧失了稳定性。这是目前经典板块构造理论所不能解释的重大地质现象。 克拉通为什么会失去稳定性？这一根本问题一直悬而未决，是困扰地球科学家近百年的难题。针对这一难题，中国科学院地质与地球物理研究所通过“华北克拉通破坏项目”的深入研究发现，造成这一重大地质现象的根本原因是克拉通破坏。 “想认识地球的整体，需要一个切入点，华北就是一个切入点。”“克拉通破坏项目”带头人、中国科学院地质与地球物理研究所研究员朱日祥称，“我们的团队历经20年的艰苦研究，通过区域性问题，认识到了地球大陆板块的生死演变过程，了解了大陆演化的过程。” “华北克拉通破坏”获得2021年度国家自然科学奖二等奖。朱日祥介绍，该项目建立了克拉通破坏理论，发现了全球大陆演化的普遍规律，发展了板块构造理论。该项目是以区域实例研究全球大陆演化的典范，使“华北克拉通破坏”这一区域性科学问题成为全球性的研究热点，引领了大陆演化研究的方向，提升了中国固体地球科学的国际影响力。
立足高原，破解冻土难题 冻土，一种含冰的特殊土体。冻结时，它坚固到可以作为建筑物基础；融化时，它就像一团稀泥，完全丧失承载力。 冻土的这种特性让寒区工程成为一项世界性难题。由于破解了相关研究难题，2021年度国家科技进步奖（创新团队）被中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土与寒区工程研究创新团队夺得。团队学术带头人程国栋院士说，中国是世界第三冻土大国，且主要为高海拔冻土，温度接近零度，很不稳定。 作为世界上海拔最高、在冻土上路程最长的高原铁路，青藏铁路至今保持着全球在冻土区跑得最快的铁路纪录，这背后离不开程国栋团队持续几十年的耕耘。 “发扬‘牦牛精神’，把SCI文章写在祖国的高寒大地上。”程国栋和团队立足高原，提出的“冷却路基”筑路技术和设计参数，解决了青藏铁路冻土相关的关键技术问题。青藏铁路安全运营12年来，路基稳定，列车时速达到100公里。《自然》杂志评价这项研究成果“具有重要的里程碑意义”，美国的一份研究报告将青藏铁路列为多年冻土区最好的铁路工程实践。 另外，程国栋和团队还解决了我国寒区其他重大工程的相关科技问题。研发的多年冻土区宽幅沥青路面条件下复合冷却路基调控关键技术，为哈大高铁、兰新高铁等重大工程提供了重要理论与技术支撑。 “‘一带一路’又一次给冻土和寒区工程提供了发展机遇，也提出了挑战。”程国栋相信，未来国家的冻土和寒区工程需求依然强劲，相关技术研究大有用武之地。 激光钕玻璃激光器的“心脏” 我们都听说过激光和玻璃，可什么是激光钕玻璃？激光钕玻璃是一种含有稀土发光离子——钕离子的特殊玻璃，它可以在一定条件下产生激光或放大激光能量，是激光器的“心脏”，也是目前人类所知的地球上能够输出最大能量的激光工作介质。 数千片大口径激光钕玻璃在特殊装置中，可以将微不足道的激光
克拉通盆地具有地台型构造性质，主要是稳定大陆壳板块区内以均匀沉降为主，地势平坦、长期稳定、地形坡度很小的陆表海和内陆棚海。陆壳克拉通内部不发育断裂活动，也没有火山喷发活动和岩浆活动，因此不发育火山沉积建造类，主要形成稳定型陆源建造和、隐定型内源建造。建造的物源是古陆风化剥蚀区或由浅水陆表海水中直接或间接沉淀下来的内源沉积物（孟祥化，1990）。 克拉通并不是均质的完整块体，而是具显著非均一性的拼合体，克拉通是在过去地质历史时期由大、小岩石圈碎块通过组合、分开、再组合而成的拼合体。克拉通构造上的非均一性表现在地壳块体间或内部存在一系列构造带（克拉通焊接缝合带、前寒武纪造山带、绿岩带、岩浆弧及前寒武纪裂谷）。克拉通在岩石学上的非均一性可表现出岩石质量的差异分布导致浮力的不均一和热导率、流变性的差异（张光亚，1995）。 发育在古老克拉通块体上的盆地大体可分为两类：克拉通边缘在拉张分裂时可形成大陆边缘盆地（前渊），在挤压拼合时可形成前陆盆地。克拉通内部则主要发育相对简单的坳陷型盆地，一般称为克拉通内盆地（张抗，2004）。 克拉通内盆地又称简单克拉通盆地，其性质主要表现在稳定大陆板块区内以均匀、缓慢、地势平坦、长期稳定、地形坡度很小的陆表海沉积为主，在陆表海沉积的基础上盆地深度加大，从而形成了具有一定形状的狭义简单克拉通盆地。陆壳内部克拉通盆地不发育断裂活动，也没有火山喷发和岩浆活动，因而形成了稳定型的内源沉积和陆源沉积以及与板块边缘无关的沉积矿产（张立平，1994）。克拉通内盆地沉积物主要是碳酸盐岩，并含少量高成熟度的石英砂岩、高岭石粘土岩、海绿石质石英砂岩等，克拉通内盆地陆源碎屑沉积主要由单一而稳定的石英砂岩、高岭石粘土岩和石英质砾岩组成（张立平，1994）。克拉通内盆地沉积韵律性明显，旋回层序发育。陆内克拉通盆地的沉积建造主要为稳定型的陆源沉积，其中海绿石沉积和风暴沉积是其主要的稳定沉积建造的鉴定标志。根据Leighton和Kolata（1991）的研究，他们认为克拉通内盆地发育过程中的主要变化与板块构造体制的主要变化同时发生，即板块运动方向和板块加速或者减速速率的变化。每一个板块活动体质下均有相应的克拉通盆地发育。伸展阶段以裂谷作用及地堑或拗拉谷的发育为特征。在聚敛阶段，伴随弧前、弧后盆地的发育以及克拉通边缘前渊的开始形成，克拉通内盆地开始发育。在碰撞阶段，由板块碰撞驱动的板内应力场可导致克拉通内盆地的分化和相邻隆起、弯隆的抬升（张光亚，1995）。 克拉通边缘的前陆盆地体系域发育往往不完整，其实在克拉通稳定边缘的一侧的沉积体系配置单一，一个层序往往由层序界面→海进体系域→高水位体系域组成，更多的是由层序界面和高水位体系域组成（赵玉光，1997）。克拉通边缘盆地的逆冲块群的周期性逆冲导致了盆地由于应力载荷而下沉，构造效应是其可容纳空间的主要贡献因素。前陆盆地的可容纳空间受到边缘逆冲带周期性活动的制约，大大超出了全球海平面升降对层序发育的影响。 克拉通内盆地（也称稳定克拉通盆地或简单克拉通盆地）的形成机制比较复杂，现在尚有争议，以往的研究提出了以下假设：（1）岩石圈地伸展及热隆起（sleep，1971；sleep，1976；Haxby，1976，等）；（2）造山时期发生的逆冲载荷（Leighton，1990）；（3）自由热对流（Deming，1992）；（4）辉长岩-榴辉岩的相变或其它变质作用引起下部地壳或岩石圈密度增大也能引起均衡沉降，但这种沉降一般是局部的（张立平，1994）；（5）沉积负荷引起的沉降作用，这种沉降一般不超过水体深的3-4倍。
沉积盆地：指巨厚沉积物堆积的局部地区。是地球表面发生构造沉降、形成了沉积充填的地区。通常盆地的沉降和沉积充填都能持续较长的地质时期，并达到相当的厚度。 层序地层学：是“研究由不整合面或与其对应的整合面所限定的一套相对整一的、成因上具有成生联系的等时地层单元”的地学分支学科同沉积断裂：指沉积作用的同时而发育的断裂，即“边沉积边断裂”。 主砂体图：是根据某时间地层单位或岩石地层单位内砂（砾）岩层的累计厚度或者某砂(砾)岩集中段的厚度编制的一种等值线图。用来反映砂岩体的总体几何形态和累计厚度的分布趋势，并在一定程度上可以用来解释主要砂岩体的沉积成因。 盆地充填序列图：是指在对盆地内充填物做了比较全面详细研究的基础上，通过概括和模式化而编制的一种柱状剖面图，可表现一个盆地或盆地某一地段上的充填物岩性、结构、演化序列特征和成因。 盆地原型：许多大盆地是由不同地质时代、不同成因类型的盆地叠合而成的，其形态和边界常由后期相对年轻的盆地的构造边界所决定。这些不同时期形成的盆地单元为盆地原型。 海泛面：海泛面是一个将新老地层分开的界面，跨过这个面水深突然增加。这种水深增加通常与小的侵蚀作用和无沉积作用伴生，而且有小规模的沉积间断 盆地构造格架：盆地构造格架主要是指“已经形成了的盆地的基底构造性质和形态”。 地层格架：盆地地层格架是指盆地内各地层单位或层序的内部几何形态和性质。 密集段（凝缩层）：密集段是指在极缓慢速度下沉积的地层段，沉降速率一般为0．1～1 cm／ka。密集段也称凝缩段，一般很薄，缺乏陆源物质。密集段可能以丰富的、多种多样的浮游和底栖微生物组合、自生矿物(如海绿石、磷灰石和菱铁矿)、有机物质为特征。 低位体系域：低位体系域下由层序界面限定，上由第一次海泛面(或称海侵面)限定。它可由盆底扇、斜坡扇和低位楔组成。 沉积相：沉积环境的古代产物，即专指环境的物质表现 克拉通：古生代以来稳定的陆块，其间无较大的构造运动和岩浆作用发生。 单个砂体等厚图：它是用等值线图来反映单个砂体厚度在空间上的变化和形态的平面分析图。单个砂岩体等厚图是根据各控制点某一砂岩体的厚度用内插法勾绘出等值线编绘而成的 浊积层序：是由浊流沉积作用形成的垂向层序，典型的即著名的鲍玛层序，可分A、B、C、D、E 5个亚层序。 叠合盆地：是由不同地质时代、不同成因类型的盆地叠合而成的，其形态和边界常由后期相对年轻的盆地的构造边界所决定的盆地。盆地叠合后需要识别出每种原型分别进行研究，在此基础上还需要将一系列相互叠置的原型作为一个整体进行研究。 反转构造：构造反转指的是变形作用的反转，如原来的构造低地后期发生了上隆，早期的正断层晚期又以逆断层方式重新活动等。构造反转有两种基本类型：正构造反转和负构造反转。前者指早期沉降，发生正断层，晚期上隆，转变为逆断层；而后者的情况与此恰恰相反。海泛面：海泛面是一个将新老地层分开的界面，跨过这个面水深突然增加。这种水深增加通常与小的侵蚀作用和无沉积作用伴生，而且有小规模的沉积间断。最大海泛面是一个层序中最大海侵时形成的界面，是海侵体系域与高位体系域的分界面。 可容纳空间：可容纳空间指可供沉积的、潜在的沉积物堆积空间(Jervev，1988)，即在沉积盆地存在的一个基准面，在基准面之上将出现侵蚀作用。在大陆边缘基准面受海平面的制约，并大体上相当于海平面。实际上，可容纳空间是海平面升降变化和构造沉降二者的函数，是全球海平面变化和构造沉降的综合表现。 编图单位：是一个等时地层单位，是编图时统计基础数据、编制各种基础图件和分析图件单位，一般小于岩组的单位。 16.简述如何确定古盐度？8% (1)古生物标志：生物对不同盐度的水适应能力是不同的，根据生物适应含盐度的状况，可分为窄盐性生物及广盐性生物。据生物化石种类可确定古盐度。(2)沉积标志：沉积岩的某些结构与构造的形成与盐度有关。(3)沉积地球化学标志：沉积地球化学的方法对于推断古盐度，有着广阔的前景。此外还有沉积磷酸盐法及硼当量法。根据粘土矿物中硼的含量可计算古盐度；(4)氧、碳同位素法：雨水中的18O／16O比海水中的大约轻千分之七，这是因为较轻的同位素优先被蒸发。因此，假如一个地区的温度是不变的话，那么δ180的变化就可以被认为是盐度变化造成的。(5)痕量元素法。 17．简述碎屑岩区Ⅰ型层序地层样式。8% 当沉积岸线坡折处的海平面相对下降速率大于盆地沉降速率时，引起海平面相对下降，这时形成I型层序（1）陆架坡折盆地：具陆架坡折盆地的理想I型层序样式由底部的低位体系域、其上的海侵体系域和顶部的高位体系域组成。沿盆地边缘沉积物供给的变化以及相对海平面升降速率的变化，可导致不同准层序组在陆架的不同位置同时沉积，在同一层序中，体系域之间边界的形成时间在不同位置上也会有所变化。（2）无陆架坡折的缓坡盆地：与具明显坡折的I型层序明显不同，是沉积于具平缓斜坡边界背景的盆地内，其沉积特征是在具缓坡边缘的沉积盆地内，其高位体系域和海侵体系域与具陆架坡折盆地相似，但低位体系域有所不同。由于平缓斜坡上沉积作用的倾角较小且均匀，一般不形成厚的、偏泥的低位楔形体、斜坡扇和盆底扇，该类型盆地的低位体系域是由厚度相对薄的低位楔所构成的。 16．如何确定古水深？8% (1)自生矿物标志：含铁自生矿物如海绿石和鲕绿泥石，除了与特定的环境有关外，还与水深有间接的关系；在热带气候条件下，深度在125米以下，可有海绿石发育，深度在60米以上可以有鲕绿泥石发育，在气候较冷的地区，水深在30米的地方就可形成海绿石(2)确定古水深的地球化学标志：水深与痕量元素地球化学特征有关。与浅水沉积物相比，较深海沉积物常富含某些痕量元素(3)确定古水深的沉积学标志：一般情况下，从岸线的浅水到广海的深水环境，沉积物的粒度从粗粒沉积物变为细粒的沉积物(4)确定古水深的生物标志：生物的标志是确定古水深的良好标志，运用古生物标志时，要注意生物共生组合的分析。遗迹化石经常用作水深的标志，特别是在其它化石稀少的砂岩和页岩交互的岩层中，遗迹化石常较丰富。 17．简述走滑盆地的基本类型。8% 由走滑断层作用产生的盆地，总称为走滑带盆地。这些盆地发生在走滑断层带内的局部拉张地区，其中以拉分盆地最为重要。分为以下四种基本类型。 (一)雁列张性盆地：雁列张性盆地以正断层为边界，长轴与主干走滑断层斜交，常有一定分量的旋转。我国山西汾河地堑系及鲁西北西向断陷盆地系均属这类盆地。(二)纵向松弛盆地：纵向松弛盆地常呈尖菱形或豆荚形，产生在离散松弛的断层地段。盆地长轴平行主干断层，其中常有张剪性断层通过，并在边缘出现雁列褶皱。(三)拉分盆地：拉分盆地产生在两个走滑断层羽列重叠部位的拉张区，其拉伸轴基本上平行主断层。这类盆地表现为菱形断陷。(四)转换伸展盆地：许多与大型走滑带有关的盆地，其形成演化受伸展与走滑运动双重机制控制，引起伸展的拉伸作用力的方向与走滑方向垂直 在盆地中划分和建立地层序列是最基本的工作。地层格架是指盆地中地层和岩性单元的几何形态及其配置关系，是一种三维概念。在含油气盆地分析中，把巨层序、超层序、层序、体系域、沉积体系和相均看作一种地质体——即充填
中国科学: 地球科学 2011年 第41卷 第5期: 583 ~ 592 https://www.doczj.com/doc/5914604162.html, https://www.doczj.com/doc/5914604162.html, 英文引用格式: Zhu R X, Chen L, Wu F Y, et al. Timing, scale and mechanism of the destruction of the North China Craton. Sci China Earth Sci, 2011, 54: 789–797, doi: 10.1007/s11430-011-4203-4 《中国科学》杂志社 SCIENCE CHINA PRESS 进 展 华北克拉通破坏的时间、范围与机制 朱日祥① *, 陈凌① , 吴福元① , 刘俊来② ① 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室, 北京100029; ② 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室, 北京 100083 * E-mail: rxzhu@https://www.doczj.com/doc/5914604162.html, 收稿日期: 2011-03-09; 接受日期: 2011-03-20 国家自然科学基金重大研究计划项目(批准号: 90814000, 90814002)资助 摘要 华北是全球古老克拉通遭受破坏最明显和最典型的地区. 自国家自然科学基金委员会设立“华北克拉通破坏”研究计划以来, 通过不同学科间的有效交叉融合, 围绕该克拉通破坏的时间、范围和机制等重要科学问题, 进行了大量的工作, 并取得了诸多新认识. 太行山东西两侧地壳与岩石圈厚度空间变化以及地球化学属性的异同显示, 华北克拉通破坏主要集中在东部, 而西部主要表现为克拉通的改造. 克拉通化之后的沉积建造、岩浆活动和构造变形等特征表明, 克拉通破坏发生在中生代, 其峰期为125 Ma 左右. 通过对比发现, 岩石圈减薄在全球其他克拉通中也多有发生, 但大多并不伴随克拉通的破坏; 只有当受到大洋板块俯冲作用的强烈影响时, 克拉通破坏才有可能发生. 具体到华北地区, 在早白垩世全球地幔整体升温背景下, 太平洋板块的俯冲使华北克拉通东部地幔对流系统失稳, 导致了华北克拉通东部破坏; 岩石圈拆沉或热-化学/机械侵蚀是地幔对流失稳所产生的不同表现形式. 关键词 时间、范围和机制 克拉通破坏 华北 克拉通是地球表层的重要组成单元, 占地球陆地面积的50%左右[1]. 它主要形成于前寒武纪(>5.4亿年), 特别是早前寒武纪(>18亿年). 典型的克拉通具有厚度约为200 km 的岩石圈, 而且密度和热流值较低、刚性较高, 所以克拉通具有免遭后期地质作用改造的能力[2], 表现在其形成后, 无明显的壳内韧性变形和岩浆活动, 其上覆沉积盖层呈近水平状产出; 现今也无明显地震活动, 从而成为地球上最稳定的地区. 正是由于这种稳定性, 克拉通保留了目前地球上最古老的物质(44亿年)和最完整的地质历史记录[3], 成为有地质学以来研究大陆形成与演化最重要的地区. 华北克拉通自18亿年克拉通化之后至早中生代, 一直保持相对稳定, 并保存有巨厚的太古宙岩石圈根[4~6]. 但自中生代以来, 华北克拉通, 特别是其东部, 发生了大规模的构造变形和岩浆活动, 形成多种类型的盆地, 伴随产生了大量的金属矿产和油气资源[7]. 20世纪初, 翁文灏先生[8]根据我国东部晚中生代构造-岩浆(火山)活动情况, 提出了“燕山运动”的概念; 随后, 陈国达先生[9]提出了“地台活化”的观点. 20世纪90年代, 中外科学家根据对华北克拉通的研究, 提出了“岩石圈减薄”[10,11]或“去根”的概念[12]. 随着研究的深入, 人们逐步认识到华北克拉通东部不仅发生了100多公里岩石圈地幔的丢失[11,13], 而且岩
沉积盆地的层序和沉积充填结构及过程响应 2010-07-14 现代层序地层学的理论发展,把沉积过程纳入到地质演化的时空框架中并与地球的多旋回或节律演化结合研究,形成了一套带有革命性的、在等时地层格架中研究沉积作用的新方法,成为了油气资源等沉积矿产预测勘探的重要工具.沉积盆地的沉积充填可划分出与各级沉积旋回相对应的层序地层单元.追踪对比由不整合面或不整合面及其对应的整合面为界的高级别层序地层单元建立的区域性等时地层格架,对盆地构造古地理再造和油气勘探战略性研究至关重要;追踪四、五级等低级别层序地层单元和体系域建立的高精度层序地层格架,可为重点区域或区带的沉积体系和储集体的沉积构成和分布等的解剖提供精细的地层对比基础.依据沉积基准面的变化,从层序内水进到水退的沉积旋回中可划分出正常水退沉积、强制性水退沉积、水进沉积及垂向加积等成因沉积类型.海相或湖相盆地中三级层序地层单元内均可较好地划分出低位、水进、高位及下降体系域.盆地构造作用、气候变化、海、湖平面升降过程对层序发育的控制作用及沉积响应研究,一直是层序地层学或沉积地质分析领域的研究热点.沉积盆地的层序地层序列演化是盆地地球动力学过程的总体响应.层序地层学把盆地古构造、古地理的变迁纳入到统一的地球演化系统中研究,形成了与区域地球演化史或盆地动力学演化相结合的重要研究领域.多旋回盆地或叠合盆地中多期次的构造变革导致了多个区域性不整合面所分隔的多个构造层序的叠加.注重构造-层序地层的结合分析,揭示盆地的.层序地层序列与多期盆地构造作用的成因联系,是构造活动盆地或大型叠合盆地沉积地质演化和油气聚集规律研究的关键.盆地构造作用,如前陆盆地多期次的逆冲挠曲沉降和回弹隆起的构造作用、多幕裂陷过程、多期构造反转等与重要不整合及区域性沉积旋回或层序的形成密切相关;而由气候变化引起的海或湖平面变化是控制高频沉积旋回或低级别层序发育的主要因素.在构造活动盆地中,构造坡折带对沉积体系域和沉积相的发育分布具重要控制作用. 作者：林畅松 LIN Chang-song 作者单位：中国地质大学,北京,100083 刊名：沉积学报 ISTIC PKU英文刊名：ACTA SEDIMENTOLOGICA SINICA 年，卷(期)：2009 27(5) 分类号：P512.2 P539.2 关键词：层序结构成因沉积类型控制因素沉积盆地
克拉通 克拉通（来自希腊语kratos，意为“强度”）是大陆地壳上的古老而稳定的部分，在最近至少5亿年内的大陆和超大陆的会聚和分裂过程中几乎没有发生变化。有些克拉通甚至在20亿年前或更早就形成了。克拉通一般都存在于大陆内部，由古代的结晶基底构成，这些基岩的成分主要是小比重的长英质火成岩如花岗岩。克拉通内的地壳较厚，并有深根插入地幔，可达200千米深处。 克拉通一词最早是由德国地质学家L. Kober在1921年提出的。他把坚固的大陆地台叫做"Kratogen"，而把与之相对的山地或曾经形成过山脉的地区叫做"orogen"。后一术语原封不动地沿用下来，中文译为造山带。前一术语则被后来的学者简化成kraton 或craton。 按地槽-地台说的观点，克拉通是大陆地壳内部的稳定区域，它和其周边活动性的地槽不同，后者是一个接受沉积的线形拗陷区。克拉通又是由地盾或地台和结晶基底构成的。地盾是克拉通中前寒武纪基岩广泛出露于地面的部分；与之相反，地台则是在这些基岩上覆有水平或近水平的沉积层的部分。 按板块构造论的观点，多数克拉通是在中到新太古代陆续形成的。形成之后，由于板块运动而逐渐拼合、增生成为大陆。因此，太古代形成的克拉通也叫做陆核(continental nucleus)。 地质省 克拉通可以再分为在地理上不同的地质省。一个地质省可以只包括单一的优势构造单元（如一个构造盆地或一个褶皱带），也可以是一系列相邻构造单元的集合。相邻的地质省在结构上可能是相似的，但由于演化史不同，而被看作不同的实体。在不同的上下文中，地质省的具体意义也不尽相同。 结构 大陆性的克拉通有深根向下插入到地幔中。地幔层析成像显示克拉通的下部是可以与岩石圈相对应的不规则的冷地幔，其厚度是成熟大洋岩石圈或非克拉通的大陆岩石圈的厚度（大约100千米，即60英里）的两倍。在这样的深度上，可以说一些克拉通实际上是扎根于软流圈之上的。因为克拉通具有中性或正的浮力，所以它和地幔根的化学
盆地分析总结 一、盆地的分类。 答： 1、Dickinson的盆地分类（1974年）。 Dickinson(1974)提出的较有影响的盆地分类是依据盆地位置与岩石圈基底类型，即板块构造环境来进行划分的。Dickinson划分出五大类沉积盆地： (1)大洋盆地，指具有洋壳的海洋盆地； (2)裂谷性大陆边缘盆地； (3)发育于岛弧—海沟体系的盆地； (4)缝合带盆地； (5)内陆盆地，以克拉通盆地为主，稳定的板内环境。 这一分类显然忽略了发育于走滑环境的沉积盆地，但它奠定了当代盆地分类的基础。随后Bdy和Sndson的分类(1980表)、Ingos011的盆地分类(1988)以及Mid(1990表)等的沉积盆地分类都是以盆地发育的板块构造背景为主要依据的。 课堂笔记：根据地理相对位置来划分，没有考虑动力学过程，没有考虑走滑转换类型盆地。
2、Mail盆地分类。 课堂笔记：依据是板块相互作用（水平方向），没有考虑岩石圈的深部作用（垂向）。另外也没考虑到陆地盆地的形成（例如松辽盆地和塔里木盆地无法依次来分类）；没有区分陆壳和洋壳，例如日本海无法据此分类。 3、以板块构造为背景分类的盆地类型。
（1）与伸展作用有关的盆地。 在大陆破裂、离散过程中，可产生一系列与不同拉伸、离散阶段有关的盆地。 ①克拉通内断陷或内陆裂谷盆地或盆地群。发育于在大陆受到拉伸、破裂的早期，拉伸量小，常常伴随有地壳的减薄和地慢隆升作用。拉伸作用可以停止或进一步拉伸形成。 ②陆间裂谷，或具有扩张中心的。 ③大洋盆地。随着海底扩张形成。 ④被动大陆边缘盆地。一些裂谷盆地是伴随与之垂向的大洋盆地的形成而发育的，这些裂谷没有进一步扩张成洋盆而夭折，因而称为夭折裂谷(fmled dabasin)。 ⑤拗拉谷(Aulacogen，裂陷谷)。拗拉谷最早是由苏联的地质学家沙斯基(1960)提出的，指的是一种与地槽褶皱带相垂直的深断带。Burke等(1974)后来解释为三叉裂谷系的一个衰亡支。 ⑥碰撞谷，如莱因地堑，是由阿尔卑斯山的碰撞造山导致垂直方向的拉伸的结果。 ⑦弧后盆地，其形成与俯冲板块造成深部物质上涌生的拉伸作用有关。 ⑧走滑伸展盆地，由走滑作用导致的拉伸作用形成的。 （2）与挤压挠曲作用有关的盆地。 与岩石圈挤压挠曲作用有关的盆地发育于聚合、碰撞或挤压环境。这类盆地主要有： ①俯冲带挠曲变形形成的深海沟和前弧带； ②大陆碰撞带岩石圈挠曲产生的周缘前陆盆地；
国家自然科学基金委员会关于发布华北克拉通破坏重大研究 计划项目指南的通告 【法规类别】科学研究与科技项目 【发布部门】国家自然科学基金委员会 【发布日期】2012.04.12 【实施日期】2012.04.12 【时效性】现行有效 【效力级别】XE0303 国家自然科学基金委员会关于发布华北克拉通破坏重大研究计划项目指南的通告 国家自然科学基金重大研究计划遵循“有限目标、稳定支持、集成升华、跨越发展”的总体思路，围绕国民经济、社会发展和科学前沿中的重大战略需求，重点支持我国具有基础和优势的优先发展领域。重大研究计划以专家顶层设计引导和科技人员自由选题申请相结合的方式，凝聚优势力量，形成具有相对统一目标或方向的项目群，通过相对稳定和较高强度的支持，积极促进学科交叉，培养创新人才，实现若干重点领域或重要方向的跨越发展，提升我国基础研究创新能力，为国民经济和社会发展提供科学支撑。 国家自然科学基金委员会（以下简称自然科学基金委）现公布“华北克拉通破坏”重大研究计划2012年度项目指南（见附件）。 一、申请条件 重大研究计划申请人应当具备以下条件：
1．具有承担基础研究课题的经历； 2．具有高级专业技术职务（职称）。 正在博士后工作站内从事研究、正在攻读研究生学位以及《国家自然科学基金条例》第十条第二款所列的科学技术人员不得申请。 二、限项规定 1.具有高级专业技术职务（职称）的人员，申请或参与申请本次发布的重大研究计划项目与正在承担（包括负责人和主要参与者）以下类型项目合计限为3项：面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目（不包括集成项目和指导专家组调研项目）、联合基金项目（指同一名称联合基金项目）、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金
一、前陆盆地：波斯湾盆地 1、概念：位于褶皱山系和毗邻克拉通之间的沉积盆地 2、构造特征：形成于挤压环境中，结构不对称，靠近造山带一侧较陡；在其演化过程中遭受变形作用强烈；盆地近克拉通一侧较宽缓，与地台层序逐渐合并，由造山带向克拉通方向，前陆盆地可划分为三部分：①褶皱–冲断带；②深凹（拗）带；③稳定前陆斜坡和前缘隆起。 一般存在一套或几套由细变粗的反旋回沉积，沉降中心、沉积中心和边缘尖灭线不断向克拉通方向迁移。 3、石油地质条件： ①具有两类烃源岩系：为被动的大陆边缘沉积型和前陆拗陷型，岩石类型主要为海相碳酸盐岩、页岩和陆相泥页岩。成熟的生油中心总是靠近深拗带一侧，所生成的油气沿断层、不整合面或渗透储集层向上或向克拉通一侧进行运移。 ②储集岩有两大体系：下部以台地相的碳酸盐岩为主体 上部以陆相的碎屑岩为主体 ③易于形成油气藏的圈闭类型以背斜构造圈闭、断层圈闭和地层圈闭为主。 4、油气藏分布模式： 油气分布主要受圈闭展布特点的控制： ①在靠近冲断带一侧或冲断带内，主要是背斜和断层圈闭油气藏； ②在靠近克拉通一侧的前缘斜坡带主要分布砂岩体上倾尖灭或地层超覆油气藏以及与张性或张扭性断层有关的断块油气藏； ③在前缘斜坡带也存在因基底冲断作用形成的基底卷入型厚皮构造圈闭。在平面上，前陆盆地内的油气围绕生油中心呈条带状盆地于平行造山带的构造带上。 由于造山带活动以及冲断不断挤压，盆地内油气藏会受构造运行而不断调整、改造和再分布，因此，前陆盆地都是油气藏遭破坏比较严重的一类盆地。
二、裂谷盆地 1、概念：因大型岩石圈拉张破裂而形成的长型断陷或拗陷，具有陡而长、两壁平行的沉降谷 2、构造特征：裂谷是张性作用的结果，构造形态多种多样，有断槽状、锯齿状、雁裂状、三叉状等。我国东部中、新生代裂谷盆地的构造演化阶段大体可划分为：①裂谷前期；②裂谷断陷期；③裂谷拗陷期。不同阶段的石油地质特征差异较大。 3、石油地质条件： 1、油气生成特点：在世界主要裂谷盆地中，从寒武系至下第三系都有烃源岩分布，岩性以泥岩、页岩、碳酸盐岩为主，含有大量水生生物为主的有机物质。烃源岩主要形成于拗陷期，具有厚度大、分布广、有机质丰度高、类型多的特点，地热较高，故有机质演化成烃条件优越。 2、储集条件：拗陷型裂谷，由于沉积环境稳定，储集层发育、规模大、横向稳定、成熟度高。断陷盆地，储层发育规模小、横向变化大、储集层成因类型多。 3、盖层条件：岩石类型以泥岩、页岩、盐岩、石膏和裂缝不发育的致密碳酸盐岩为主；区域性盖层宏观上控制了盆地内的油气运聚和分布，直接盖层直接影响着油气藏内油气的聚集。 4、运移特点：油气以垂向运移为主，具有多期运聚、重新分配、多期成藏以及一源多藏的特点。 5、油气藏类型：油气藏类型多，以背斜、断块、岩性、地层不整合以及地层超覆油气藏为主。 4、油气藏分布模式： ①拗陷型裂谷盆地中部一般发育与基底活动有关的背斜油气藏、断块油气藏。 ②断陷盆地陡坡带则主要发育滚动背斜油气藏、断块油气藏、地层超覆油气藏，在洼陷带岩性油气藏发育，缓坡带则以岩性上倾尖灭油气藏、地层不整合油气藏、地层超覆油气藏为主。
盆地分析 1、名词解释 构造运动面： 盆地充填序列的精细研究中可发现一系列以角度不整合和平行不整合形式出现的古间断面，大的间断面缺失的地层可逾千米，此外还有许多更低级别的间断面。区域性的古间断面标志着构造的反转，即由沉降转化为抬升和剥蚀，或其他形式的构造变形。古构造运动面的识别是划分盆地演化阶段，确定高级别层序地层单元边界的重要基础。在油气勘探中这些古间断面对油气的运聚常有重要作用。 体系域： 体系域是同一时期内具有成因联系的沉积体系组合。在层序地层分析中，体系域作为层序构成单元，每个体系域都解释为与全球海平面变化曲线的某一特定段相对应。如在大陆边缘盆地中，低位体系域的盆底扇代表快速全球海水面下降期的产物；低位体系域的斜坡扇代表全球海水面下降晚期或全球海平面上升早期的产物；海侵体系域代表全球海平面快速上升时期的产物；高位体系域代表全球海平面上升晚期，全球海平面停滞和全球海平面下降早期的产物。 低位体系域：下由层序界面限定，上由第一次海泛面（海侵面）限定。可由盆底扇、斜坡扇和低位楔组成。 海侵体系域：下由海侵面，上由下超面或最大海泛面所限定的体系域。海侵体系域内由退积准层序组成，表明向上水体逐渐变深。 高位体系域：下部由下超面限制，上部由上覆的层序界面限制的体系域。早期的高位体系域通常由加急准层序组组成；晚期的高位体系域由一个或更多的进积准层序组组成。（p70）地层格架： 是指盆地中地层和岩性单元的几何形态及其配置关系，是一种三维概念。地震探测技术的进步和层序地层学方法的出现，使得在盆地研究中能快速地识别不整合间断面及其相应的整合面，划分对比不同级别的层序地层单元，并建立等时地层格架。在此基础上可以进一步研究沉积体系域、沉积系和相，重建各个时期盆地的古地理环境和沉积体系分布。与一般古地理分析不同的是，在含油气盆地分析中，把巨层序、超层序、层序、体系域、沉积体系和相均看做一种地质体—即充填沉积盆地不同级别的建造单元。（P5） 等时地层格架是依据地层界面的等时性，对盆地中各地层段元精确对比基础上建立起来的地层框架，它保证了界面及层序单元对比的等时性，内部的合理分级及沉积构造特征。意义：可以确定盆地地层格架中各沉积层序或各体系域中沉积物充填序列及空间展布，确定沉积体系类型以及矿产富集的有利覅去，为矿产资源评价和勘探开发提供可高的基础地质依据。构造反转： 指的是变形作用的反转，如原来的构造低地后期发生了上隆，早期的正断层晚期又以逆断层方式重新活动等。构造反转有两种基本类型：正构造反转和负构造反转。前者指早期沉降，发生正断层，晚期上隆，转变为逆断层；而后者的情况与此恰恰相反。对油气勘探工作来讲，正构造反转的石油地质条件优于后者。 同生断裂： 同生断裂是同沉积构造的一种重要的类型，可以进一步分为同生盆地边界断裂和同生盆内断裂，前者一般称之为一级断裂，后者一般称之为二级、三级，甚至四级断裂。依据盆内断裂与盆缘断裂的产状关系，将盆地内与盆缘断裂同向倾斜的断裂称之为同向断裂，反向倾斜的断裂称之为反向断裂。同生断裂与沉积作用密切关系，广泛分布于中、新生代沉积盆地中。常见的同沉积断裂组合样式有：犁形同沉积断裂系及其伴生构造、梳状断裂构造系、帚状
关于德国地质学者Carolyn Lampe来我院访问交流情况的总结报告 **开发研究院全球资源与战略研究所 2019年9月
关于德国学者Carolyn Lampe讲学交流情况的总结报告 2019年9月28日-29日，德国学者、斯坦福客座教授Carolyn Lampe应邀来访，在我院进行了为期两天的交流，内容包括盆地模拟软件方法、流程并通过实例分析该方法的具体应用。盆地模拟是我们研究盆地演化、****运移重要的手段之一，可以定量模拟探区的地史、热史、生烃史、排烃史，是含****盆地资源评价的重要参考手段。这种方法的应用将对我们开展“十二五”重大专项“全球重点地区非常规****资源潜力分析与未来战略选区”课题的研究工作具有重要指导和启发作用。本次讲座针对性强，问答**氛活跃，讨论深入，加深了我院与会技术人员对盆地模拟软件的认识和了解，达到了预期目的，受到了全球所领导和与会科研人员的充分肯定与好评。 本次交流内容分两天进行，第一天是Carolyn Lampe博士为全球所主要技术人员与专家的内部交流，讨论未来合作的具体事宜；第二天Carolyn Lampe博士进行了学术讲座，主要介绍了盆地模拟软件在具体项目中的实际运用以及经验，通过四个实例的剖析，使我们在学习盆地模拟软件的同时更加深刻了解了该软件的适用性，简单总结一下几点： 1) 阿拉斯加北坡盆地（3D）-强调盆地形状变化的跟踪在盆地模拟中的重要性，它决定了****古运移的方向以及最终****的运聚和成藏位置。 2) 胜利** (3D) –断层在盆地评价中的重要性。忽视断层的重要性或者简单认为断层已经全部“闭合”或者全部“开张”，并不能最终准确判断****的运移通道和聚集。在这个实例中，运用了几种方式的推断，最后通过****的发现反演出断层的属性，从而成功模拟了整个****系统。 3) 阿拉斯加北坡前陆盆地，逆冲断层（2D）。通过地震解释、古地理恢复和构造演化、断层-盖层分析以及****运移模拟几个方面的分析更有利于我们准确地了解构造、断层和运移的关系。 4) ** 地区冲断断层和褶皱（3D）。通过对比在** 建立的两个模型。在简单模型中，将压缩变形简化，尽管简单的地质模型模拟出的最终构造模式并不能客观得反映“古生烃灶”。在复杂的地区，在模拟之前，必须要进行古地理恢复。 本次讲座是我们与Carolyn Lampe博士合作的第一步，她将担任****模拟技术顾问，指导我们掌握数值模拟技术以及这种技术在实际盆地中的应用，进一步
大陆下地壳流变性质与华北克拉通破坏机制① 许丽丽a,章军锋b,c (中国地质大学a.研究生院;b.地球科学学院;c.地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉430074) 摘 要:综述了中国东部地壳结构与组成的基本特征,介绍了华北克拉通岩石圈减薄作用这一近年来备受国内外地球动力学界关注的重大科学问题,归纳和总结了目前关于华北克拉通减薄机制的各种模型,并结合大陆岩石圈流变学结构模型,强调从流变学角度探讨华北克拉通下地壳的流变性质对研究和解决华北克拉通破坏机制的意义,提出进行更精细的、结合定量结构水研究的高温高压流变学实验模拟研究可能是解决华北克拉通破坏机制问题的关键手段之一。 关键词:大陆下地壳;流变性质;华北克拉通;克拉通破坏;拆沉作用 中图分类号:P541 文献标识码:A 文章编号:100027849(2009)0620016209 大陆下地壳是地球深部地壳生长和变形、壳-幔物质与能量交换及壳内物质分异的重要场所。对大陆下地壳结构、成分与性质的认识,是我们更好地探索地壳形成、演化等地球动力学过程的基本前提。在过去几十年中,围绕大陆下地壳结构和成分这一世界性的科学问题,前人已经在地质、地球物理和地球化学方面开展了大量卓有成效的研究工作[127]。虽然目前对大陆下地壳的成分还存在一些争议[8],但通过对比全球大陆地壳模型,结合区域实际地球物理和地质资料进行区域下地壳结构与成分研究,加深了我们对区域性大陆地壳演化动力学过程的认识和了解[3,9]。另一方面,下地壳作为大陆岩石圈的主要层圈结构组成之一,其物理性质,特别是流变性质决定着地壳整体的变形方式以及壳—幔的长期演化。现有的少量研究成果表明,由于大陆下地壳结构和成分非均一性及其含流体(包括水或熔体)的影响,下地壳是整个大陆岩石圈中流变性质最复杂的圈层[10212],直接制约我们对下地壳许多地球物理现象(地震深反射层、地震波速各向异性等)和地球动力学过程(岩石圈地幔和下地壳拆沉作用、壳-幔是否耦合变形等)的深入认识。 华北克拉通是中国最大的陆内地块。自Fan 等[13]和Griffin等[14]明确提出华北古生代以来岩石圈减薄的思想和概念之后,以华北克拉通为典型代表的中国东部中、新生代大陆岩石圈巨厚减薄不仅构成了中国显生宙时期岩石圈演化的重大事件,而且一直是国际上固体地球物理学研究领域中的一个热点,国内外学者围绕其做了大量科学研究,并取得了很多新的认识,但同时也存在很多争议[15220]。华北克拉通的岩石圈减薄机制是其争议的关键问题之一,直接涉及大陆下地壳与地幔的相对力学强度和耦合程度。因此,对大陆下地壳流变学性质的认识和探讨,将为我们更好地了解和把握华北克拉通自中生代以来的一些深部动力学过程提供有益的参考。 笔者拟在综述华北克拉通大陆下地壳结构与组成特征的基础上,结合华北克拉通岩石圈减薄(破坏、去根或置换作用)这一备受国际地球动力学界关注的重大科学问题,综合目前对下地壳流变性质的认识和研究进展,以探讨下地壳流变性质对华北克拉通岩石圈减薄机制的约束。 1 中国东部下地壳结构与组成特征 下地壳的结构和成分是探讨下地壳流变性质的基础和前提条件。从全球尺度来看,大陆地壳通常由上、中、下地壳3层组成,而部分地区的下地壳可进一步划分为波速相对较低的下地壳上部和波速相对较高的下地壳下部[123]。大陆地壳的厚度和地震波速结构随构造单元的不同而变化,元古宙构造区的大陆地壳整体厚度和高地震波速(v p>7.0km/s)下地壳厚度均比太古宙构造区的厚度大[21]。许多地区的下地壳中存在大量近水平的反射面,这些反射面大多始于下地壳顶部,止于莫霍面,部分仅被限定在上、下地壳接触界线处[3,22]。大陆地壳平均成分一般认为是中性的,对于下地壳,地震测深、岩石学、地热及地球化学等综合研究揭示,其主要由不同 第28卷 第6期2009年 11月 地质科技情报 Geological Science and Technology Information Vol.28 No.6 Nov. 2009 ①收稿日期:2009205225 编辑:杨 勇 基金项目:国家自然科学基金重大研究计划重点项目“华北克拉通破坏深部过程的高温高压实验研究”(90714005) 作者简介:许丽丽(1985— ),女,现正攻读构造地质学硕士学位,主要从事华北克拉通怀安地区麻粒岩显微组构特征及含水量方面的研究。