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沁水盆地煤变质序列及其对深部过程演化的响应

蒲伟  
【摘要】:聚煤盆地煤化作用对深部过程耦合和响应事件-时间序列的厘定是研究盆地有机烃源岩生烃、聚气、成油的有效途径之一,同时也是分析盆地动力学背景的关键所在。本文在广泛收集前人关于华北克拉通中部形成、演化与盆地煤变质等资料的基础上,结合野外地质调查,以沁水盆地为研究对象,建立了盆地煤化作用及其深部过程演化的事件-时间序列,并将煤化作用放入地球深部不同圈层相互作用的框架内,对沁水盆地煤变质序列与深部过程演化的耦合关系和响应机制进行了研究,主要结论如下 1、沁水盆地煤化作用具时空不均一性。沁水盆地晚古生代煤至三叠纪末期,受沉积作用控制在深成变质作用下达气肥煤变质阶段,煤镜质组反射率R0等值线的平面展布继承中下三叠统沉积地层的分布特征;至中侏罗世末期,盆地南北两端近东西向的R0等值线平面分布基本成形,其时代下限为早侏罗世,盆地中部R0等值线展布方向较三叠纪末期出现异常;至早白垩世末期,盆地中部近南北向的R0等值线分布成形,其时代下限为晚侏罗世,盆地煤化作用于早白垩世末期结束,最终形成现今的煤变质格局。 2、沁水盆地不同部位软流圈体系不同。扬子板块和华北板块碰撞后,于三叠纪末期自鄂尔多斯块体南部沿NNE向向山西地块北部形成一个软流圈上涌通道,并在北纬38°一线与石炭纪-二叠纪西伯利亚板块和华北板块碰撞后形成的深部流上涌带汇聚;侏罗纪-白垩纪,受太平洋板块俯沖碰撞的影响,软流圈甚至地幔流分别沿阳泉、平顺一带自东向西与三叠纪末期形成的软流圈通道相连通,深部活动达到峰值;新生代,印度-欧亚板块碰撞的远程效应使得沁水盆地北部构造体制发生转变,深部活化爆发系列火山活动。 3、沁水盆地煤化作用与深部过程存在时空耦合和响应关系。将沁水盆地煤变质序列放入深部过程演化序列中发现:三叠纪,沁水盆地深部处于正常活动期;自三叠纪末期开始,深部活动受板块俯沖碰撞影响,在中侏罗世末期以前软流圈分别于沁水盆地南北两端和中部部分地区上涌,同时来自华北东部自东向西移动的深部流于盆地南北两端土涌叠加。受深部活动控制,沁水盆地南北两端晚古生代煤变质格局于中侏罗世末期已基本成形,同时中部煤变质格局出现异常;晚侏罗世-早白垩世,沁水盆地中部在再次活化的深部过程控制下煤变质格局成形,而盆地南北两端深部活动一直持续至早白垩世末期,最终沁水盆地于早白垩世末期深部活动减弱,现今煤变质格局定型。 4、沁水盆地存在时空不均一的岩石圈改造/减薄。受扬子板块、太平洋板块和印度-欧亚板块的影响,沁水盆地深部软流圈整体上涌,可能在热/化学侵蚀作用下导致岩石圈减薄;岩石圈减薄的时代下限可能为三叠纪末期,于晚侏罗-早白垩世达到峰值,最早结束于晚白垩世。


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