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《南京大学》 2016年
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四川盆地须家河组物源分析与扬子地块含油气岩层的重磁化研究

张勇  
【摘要】:本论文共分两个部分,第一部分主要分析晚三叠世四川前陆盆地的物源及对周缘块体和造山带构造演化约束,另一部分为含油气岩层的重磁化分析以及对含油气层有机质热成熟及油气运移过程的约束。在晚三叠世期间,华南块体,华北块体和羌塘块体发生汇聚碰撞作用,并在中国中部区域形成多个重要的褶皱造山带和前陆盆地沉积区,这些块体的拼贴同时形成了中国大陆的主体部分。晚三叠世四川前陆盆地是在该构造背景下形成的一个重要的前陆盆地沉积区域,其周围分布着多个汇聚碰撞过程影响到的造山带,包括其以北的秦岭大别造山带,以西的龙门山逆冲褶皱带和松潘-甘孜褶皱带以及东南侧的江南造山带西段。前陆盆地在晚三叠世期间快速沉积厚层的上三叠统须家河组陆相碎屑砂岩,这些砂岩碎屑物可能蕴含着盆地物源的线索,也可能记录着晚三叠世周围造山带和块体的构造演化的过程,同时其厚层的沉积也可能对下覆的多套烃源岩的生排烃产生影响。为了揭示和探讨这些可能蕴含的有用信息,本文对四川盆地内的须家河组砂岩进行碎屑锆石的原位U-Pb和Lu-Hf同位素分析,碎屑锆石的U-Pb年龄数据总体上分布在5个主要的年龄区段,它们分别是 2.4-2.6 Ga,1.7-1.9 Ga,710-860 Ma,410-460 Ma 以及 210-300 Ma。通过这些不同采样点的年龄数据结合对应的Hf同位素数据以及古流向,岩相和构造模型,我们提出,扬子块体的北缘,秦岭-大别造山带是前陆盆地北侧区域碎屑物质的重要物源区域,而龙门山褶皱冲断带及松潘-甘孜褶皱带部分区域为前陆盆地其它各区域的主要物源区域。秦岭-大别造山带在晚三叠世可能发生隆升运动,并可能成为华北块体南部大量遭受剥蚀碎屑向南进入前陆盆地的障碍。综合的分析也揭示了部分来自松潘-甘孜区域东缘的复理石沉积物在前陆盆地沉积物沉积之前已经卷入到了龙门山褶皱冲断带,且龙门山造山带内现今广泛出露的新元古代岩石在晚三叠世没有出露地表并遭受剥蚀。华南地块存在广泛的重磁化现象,可能存在多个重磁化机理,油气的生成和运移可能是其中两个重要机制。四川盆地南部长宁地区的下志留统龙马溪组黑色页岩是本文重磁化研究的烃源岩目标,同时也是中国页岩气勘探重要的目标层。为了探讨龙马溪页岩的油气生成与重磁化之间的关系,本文综合应用了地磁学,地球化学和岩石学等分析方法。首先古地磁的研究结果表明,四川盆地南部龙马溪组黑色页岩层含有一个稳定的剩磁(Dec = 41.4°,Inc = 40.8°,α95 = 6.8°),这个剩磁是在褶皱之前获得的,古地磁极投在了华南视极移曲线的晚三叠世段附近。其次,通过岩石磁学分析及扫描电镜观察,我们发现球状的磁铁矿为这个稳定剩磁的主要载体,也进一步暗示该剩磁可能为化学剩磁。另外,Sr同位素测试结果表明,磁化强度(或磁铁矿的数量)很少受到脉体周围的流体交代的影响,却与有机物质含量多少呈现明显的正相关。扫描电镜(SEM)观察也揭示出黄铁矿球粒在有机酸存在的环境下可能被磁铁矿替代的证据。因而,综合分析表明了龙马溪页岩中的有机质热成熟是导致该地层重磁化的原因,且发生在晚三叠世。进而,我们认为该时间段上覆的须家河组砂岩的快速沉积最终导致了龙马溪页岩快速达到了生烃门限。另一项重磁化研究是探讨油气运移与重磁化之间的联系,本文以余杭泰山古油藏的灯影组白云岩为研究对象,综合应用了古地磁,岩石磁学,有机地化以及电镜观察等方法。古地磁学实验表明,有明显油气运移的剖面所采样品具有稳定的早中奥陶世的特征剩磁,载磁矿物为磁黄铁矿或胶黄铁矿,而没有油气运移的纯白云岩采样点表现为不稳定的剩磁,且铁磁性矿物主体为赤铁矿。样品的天然剩磁磁化强度的值与样品中沥青的含量及总有机碳含量成正相关,表明油气运移是导致早古生代重磁化的重要机制。油气运移位置与高异常磁化强度的对应关系也为区域的油气勘探提供重要的启示和应用。
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P618.13

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