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《西北大学》 2002年
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鄂尔多斯地区石炭—二叠系沉积体系及层序地层学研究

魏红红  
【摘要】: 鄂尔多斯地区位于华北地台西部,处于东西构造域的交接部位,是我国重要的煤、石油、天然气聚集场所之一。受加里东和海西构造运动、海平面升降、沉积物供给等他生旋回因素和沉积过程中自旋回机制的双重影响,其晚古生代石炭一二叠系沉积体系类型多样,本文通过露头观测与井下地质相结合,岩芯观察与测井资料相结合,单井分析与地震信息、地球化学相结合的研究思路和方法,区分出了障壁海岸沉积体系、浅海陆棚沉积体系、碳酸盐台地沉积体系和冲积扇、河流、湖泊、扇三角洲、辫状河三角洲、曲流河三角洲等九种类型的沉积体系,并详细地分析了各自的沉积特征及形成机制。 从上石炭统至下二叠统太原组沉积期,以中央古隆起为分隔,东西差异明显,西部受祁连海的影响,以裂陷海湾沉积为主,东部以陆表海沉积为主。早二叠世东西部海水汇合,本区统一于华北陆表海中,形成潮坪、浅海陆棚、障壁岛、泻湖、浅水三角洲交互的含煤沉积,早二叠世晚期至中二叠世陆表海萎缩,本区演变为近海内陆坳陷充填,形成冲积扇、河流、三角洲、湖泊沉积,晚二叠世陆表海消亡,本区转化为内陆坳陷,形成以曲流河、湖泊为主的河湖充填。 在沉积体系分析的基础上,考虑到地质作用过程中的全球性、旋回性、可对比以及砂体预测的实用性等等方面,本文采用当代层序地层学理论和方法,利用风化剥蚀面、冲刷面、岩性岩相突变或结构转换面、构造机制转换面、水道下切谷席状砂等等层序界面识别标志,在研究区西缘识别出26个层序界面,25个层序,除西缘外鄂尔多斯本部广大地区共划分出15个层序,其中层序界面1—层序界面15具Ⅰ型界面的性质,层序界面16为Ⅱ型层序边界;层序1—层序6具二元体系域结构,即由海进体系域和高位体系域组成,层序7—层序15具有三元体系域结构特征,由低位体系域、水进体系域和高位体系域三个部分组成。 区内沉积相带和地层层序明显受控于构造、气候等多种因素的交叉影响。在研究区整个石炭一二叠系气候由潮湿演变为干旱,地壳一直处于频繁振荡阶段,除在晚二叠世边缘有断裂活动,并伴随有火山喷发外,主要表现为由弱到强的螺旋式缓慢升降运动。其中在层序1和层序6形成期(本溪期—太原期),气候是影响其发育的主要因素,气候环境的变迁与该时期两极冰盖的变化密切相关,当时研究区处于炎热潮湿、生物繁盛、化学风化作用强烈的热带—亚热带环境,气候的变化并导致了海平面的升降旋回,形成了灰岩—砂泥互层—煤层的沉积旋回。区内植物生长繁盛、煤层发育,常见铝土矿和菱铁矿,地层处于酸性介质环境下,层序7和层序8(山西期)气候与前期相比变化不大,构造的升降运动对层序影响程度较深,北部伊盟地区隆升,致使海水退出本区,在层序底部可见明显的冲刷面和一些水道下切谷充填沉积。层序9和层序10的形成受气候和构造的影响非常明显,在层序底部可见明显水道下切谷充填沉积,同时由于气候干旱,层序中粗粒沉积增多,植物化石少见;形成层序11和层序12的这段时间,气候较以前更炎热干燥,但构造抬升不明显,沉积过程中的自旋回作用是影响层序形成的主导因素,层序中低位体系域下切谷席状砂很少见,层序中以泥质沉积为主,砂层很少。中二叠世末,海西运动进一步加强,构造运动对层序的影响很大,因此在层序13底部形成厚度较大的砂体,砂体底部河道下切谷发育,为进积—加积层序。层序14和层序15的形成主要受沉积过程中自旋回作用的影响,层序以进积—退积型特征为主,砂体薄,粒度细,气候炎热干燥植物化石也少见。 研究区的沉积物主要靠北部内蒙古陆提供,另外秦祁古陆也在三叠世为南部提供部分物源,物源区的母岩特征对区内的岩石类型、矿物组成起着主要的控制作用。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:P618.13

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