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《中国地质大学(北京)》 2017年
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济阳坳陷始新统沙三下亚段湖相细粒沉积岩成因机制研究

张建国  
【摘要】:细粒物质的沉积作用是沉积学界研究的薄弱领域,且已有研究工作集中于海相沉积。研究表明天文旋回能够控制湖泊的沉积作用,但是缺乏对大套深湖细粒岩的研究工作。本文选取济阳坳陷沙三下亚段的湖相细粒岩为研究对象,通过岩心、薄片、地化测试、沉积模拟实验和米兰科维奇旋回分析等手段,探讨细粒岩的成因机制,主要认识如下。1.查明了细粒岩的岩石学特征。方解石、黏土、陆源碎屑的总含量占岩石的90%以上。方解石以水体中形成并沉淀的泥晶为主,而黏土主要来源于陆源输入。有机质含量从小于1%到10%左右,主要来源于湖水中的浮游藻类和细菌。结构和构造类型包括水平纹层(静水下形成)、微波状纹层和正粒序纹层(微弱水动力下形成)、块状构造和粉砂条带(形成于相对较强水动力环境)、方解石透镜体(沉积后改造形成)、丘状交错层理(风暴作用)等。2.区分出细粒岩具有6种沉积机制:1)浑水沉积:在较强陆源输入期,河流带来大量碎屑、黏土和营养物质漂浮到湖中心,且营养物质促使湖水中有机质勃发,从而碎屑、黏土、有机质在浑浊状态下一起沉积,形成微波状纹层和正粒序纹层等;2)半浑(清)水沉积:浑水与清水沉积的中间状态;3)清水沉积:在弱物源输入期,碎屑、黏土和营养物质的输入较少,而在清澈水体中大量沉积方解石,以水平纹层为主;4)浊流沉积:浊流末期能量减弱后沉积形成,包括块状构造和粉砂条带等;5)微生物岩:底栖微生物粘结、捕捉形成;6)风暴作用下的“再沉积”:已沉积的细粒物质受风暴作用,导致其再悬浮、搬运、沉积,形成方解石透镜体和丘状交错层理。3.揭示了3个级别天文旋回对细粒岩沉积演化的控制作用,分别是:1)十年、百年级别的太阳黑子旋回,2)23千年的岁差旋回,3)405千年的偏心率旋回。在一个黑子旋回内光照量强弱变化影响降水量,进而影响陆源输入强度,最终影响纹层物质组分。一个岁差内的近日点季节经历一次“夏季—冬季—夏季”的循环;在夏季近日点时气候潮湿、洪水频繁,而冬季近日点时正好相反,从而表现为“半浑水—清水—半浑水”或“浑水—半浑水—浑水”的沉积旋回。岁差旋回也影响风场强度,导致风暴作用下的“再沉积”细粒岩多出现在浑水沉积阶段。偏心率值控制地球绕太阳运动的轨道,从而控制地球气候,进而影响沉积作用;偏心率值较小的阶段主要发育清水沉积、半浑水沉积、微生物岩,而偏心率值较大的阶段主要发育浑水沉积、半浑水沉积、浊积细粒岩。
【关键词】:济阳坳陷 细粒沉积岩 始新统 沉积机制 天文旋回
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P588.2
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 前言11-26
  • 1.1 选题背景11-12
  • 1.2 细粒岩沉积作用的主要研究动态和进展12-18
  • 1.2.1 细粒岩中物质组分的来源和成因12-14
  • 1.2.2 细粒岩的沉积机制14-17
  • 1.2.3 细粒岩的沉积演化特征17-18
  • 1.3 天文旋回与湖泊沉积作用关系的研究动态和进展18-21
  • 1.3.1 湖泊沉积可以记录显著的米兰科维奇信号18-19
  • 1.3.2 天文旋回可以控制湖泊的沉积作用19-20
  • 1.3.3 利用天文旋回分析细粒岩沉积作用的研究意义20-21
  • 1.4 存在问题和发展方向21-22
  • 1.5 研究内容、思路及完成工作量22-25
  • 1.5.1 研究内容22-23
  • 1.5.2 技术路线23
  • 1.5.3 完成的主要工作量23-25
  • 1.6 论文特色和创新点25-26
  • 1.6.1 论文特色25
  • 1.6.2 论文创新点25-26
  • 第2章 区域地质概况26-32
  • 2.1 构造演化背景26-28
  • 2.2 气候条件28-29
  • 2.3 地层发育情况29-32
  • 第3章 岩石学特征32-68
  • 3.1 各物质组分含量32-33
  • 3.2 各物质组分特征及成因33-54
  • 3.2.1 方解石33-48
  • 3.2.2 石英48-49
  • 3.2.3 黏土49-50
  • 3.2.4 有机质50-53
  • 3.2.5 各组分的相关性散点图及其指示意义53-54
  • 3.3 沉积结构和构造特征及成因54-66
  • 3.3.1 水平纹层54-56
  • 3.3.2 微波状纹层56-57
  • 3.3.3 方解石透镜体57-59
  • 3.3.4 楔形纹层59-61
  • 3.3.5 块状构造61
  • 3.3.6 斑状构造61-63
  • 3.3.7 粉砂条带63-64
  • 3.3.8 正粒序纹层64-65
  • 3.3.9 丘状交错层理65-66
  • 3.4 小结66-68
  • 第4章 细粒岩的沉积模拟实验68-77
  • 4.1 微生物诱导方解石沉淀的模拟实验68-70
  • 4.2 有机质与黏土和方解石相互作用的沉积模拟试验70-77
  • 第5章 细粒岩的沉积机制77-100
  • 5.1 浑水、半浑水、清水沉积细粒岩77-84
  • 5.1.1 纹层的成因77-80
  • 5.1.2 浑水沉积细粒岩80
  • 5.1.3 半浑水沉积细粒岩80-81
  • 5.1.4 清水沉积细粒岩81-84
  • 5.2 浊积细粒岩84-89
  • 5.3 微生物碳酸盐岩89-95
  • 5.4 风暴作用下的“再沉积”细粒岩95-97
  • 5.5 垂向演化特征和平面分布规律97-100
  • 第6章 天文旋回对细粒岩沉积的控制作用100-123
  • 6.1 细粒岩中米兰科维奇旋回信号的提取100-104
  • 6.1.1 提取米兰科维奇旋回参数的步骤100-102
  • 6.1.2 沙三下亚段细粒岩的米兰科维奇旋回特征102-104
  • 6.2 天文旋回参数与细粒岩沉积的相关性104-123
  • 6.2.1 偏心率旋回与细粒岩沉积104-112
  • 6.2.2 岁差旋回与细粒岩沉积112-117
  • 6.2.3 太阳黑子旋回与细粒岩沉积117-121
  • 6.2.4 各旋回参数综合作用下的细粒岩沉积特征121-123
  • 结论123-125
  • 致谢125-127
  • 参考文献127-147
  • 附录A147-149
  • 附录B149-150

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