华北西部晚古生代克拉通内层序地层及矿产资源分布

来源 :中国矿业大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:cq823285326
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通过对华北西部晚古生代克拉通内本溪组、太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组进行的基于露头和岩心的相、古土壤和层序地层分析,论文建立了研究区的层序地层格架,在该格架内,分析了华北西部晚古生代克拉通内盆地充填演化和矿产资源成矿(藏)作用、时空分布及其控制因素,得出了以下几点主要认识:(1)华北西部晚古生代克拉通内本溪组、太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组包含13种相组合,分别记录了以下沉积体系:中陆棚(开阔陆棚)(FA1)、内陆棚(局限陆棚、陆棚海湾或陆棚潟湖)(FA2)、浪控滨面(FA3)、潮控海湾(FA4)、潟湖(FA5)、开阔海岸潮坪(FA6)、碳酸盐开阔海岸潮坪(FA7)、非三角洲海岸平原(FA8)、河控三角洲(FA9)、浪控三角洲(FA10)、潮-浪混控三角洲(FA11)、冲积平原(FA12)和湖泊(FA13)。其中,FA1和FA2属于陆棚沉积体系;FA3–FA11属于海岸沉积体系;FA12和FA13属于陆相沉积体系。(2)华北晚古生代克拉通内本溪组、太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组识别出七种古土壤类型,包括有机土(P1)、原始土(P2)、变性土(P3)、潜育土(P4)、钙质土(P5)、石膏土(P6)和氧化土(P7)。其中,有机土和氧化土主要发育在潮湿、排水良好的环境中;钙质土和石膏土主要发育在半干旱-干旱、排水良好和季节性降水环境中;变性土和潜育土主要发育在半潮湿和季节性降水环境中。(3)通过相和古土壤类型的地层叠置样式的观察,识别出三种主要类型的地层旋回类型,包括下部碳酸盐陆棚-上部内陆棚至海岸旋回(SC1)、海岸-内陆棚旋回(SC2)和河流-湖泊旋回(SC3),每一种地层旋回记录了一个典型的层序类型;根据生物地层约束下的层序地层对比,论文在华北晚古生代克拉通内本溪组、太原组、山西组、下石盒子组和上石盒子组中共识别出33个层序(即层序1–层序33),这些层序从盆地边缘的被陆上不整合面(SU)限定的SC3型层序和/或被浪蚀面(WRS)或潮蚀面(TRS)再作用并替代的陆上不整合面(WRS/SU或TRS/SU)限定的SC2型层序向盆地中心过渡为被WRS/SU或TRS/SU限定的SC1型层序。根据跨越层序1–层序33界面的相迁移的相对强度和/或华北陆表海内记录的海侵-海退旋回的强度,本论文提出了一个三重层序地层级别体系。其中,整个华北晚古生代克拉通内盆地充填被定义为一级层序I;嵌套在层序I中的5个层序(即层序A-层序E)被划分为二级层序;嵌套在层序A-层序E中的层序1–层序33被划分为三级层序。(4)以二级层序为单元,将华北晚古生代克拉通内盆地充填划分为饥饿充填早期(层序A)、饥饿充填晚期(层序B)、平衡充填时期(层序C)、过饱和充填早期(层序D)和过饱和充填晚期(层序E)5个演化阶段。在这5个演化阶段内,华北西部主体沉积背景分别为岩溶地貌、海岸至内陆棚(局限陆棚、陆棚海湾或陆棚潟湖)、碳酸盐陆棚(开阔陆棚)、河流-三角洲和内陆河流-湖泊环境。根据生物-年代地层对比,华北盆地层序A和层序B海侵-海退旋回大体上分别与北美新墨西哥州西南部和亚利桑那州东南部的Pedregosa和Tombstone二级层序的海平面升降同步;层序C至层序E海侵-海退旋回大体上与北美德克萨斯州西部的Transpecos二级层序的海平面升降同步。(5)华北西部晚古生代克拉通内煤炭、煤层气、页岩气、致密砂岩气、石灰岩、高岭土、铝土矿和铁矿八种主要能源和矿产资源独一无二的时空分布模式反映了华北盆地演化过程中构造、海平面升降、气候和沉积过程之间的复杂的相互作用。饥饿充填早期赋存的G层铝土矿和山西式铁矿与该时期华北克拉通受古亚洲洋俯冲导致的沉降和全球海平面上升占压倒性优势导致的研究区沉积背景从岩溶地貌转变为海岸至内陆棚环境有关;饥饿充填晚期赋存的煤、煤层气、致密气和页岩气储层与该时期内蒙古隆起剥蚀、沉积物供给量逐渐增加导致的研究区沉积背景主体为海岸至内陆棚环境有关;平衡充填时期赋存的煤、页岩气储层和石灰岩与该时期沉积物供给速率与可容空间增长速率持平导致的研究区从北往南长期维持海岸平原、内陆棚和中陆棚的沉积格局有关;平衡充填晚期赋存的高岭岩与该时期全球海平面下降驱使的海岸平原泥炭遭受风化有关;过饱和充填早期赋存的煤、煤层气、页岩气和致密气储层与该时期沉积物供给速率开始大于可容空间增长速率导致的研究区沉积背景从内陆棚依次过渡为河流-三角洲和内陆河流-湖泊环境有关;过饱和充填晚期赋存的致密气储层与该时期内蒙古隆起强烈抬升、全球海平面下降和亚热带干燥气候占主导导致的研究区主体为内陆河流-湖泊环境有关。
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