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藏北侏罗纪沉积相及黑色岩系有机地球化学研究

陈兰  
【摘要】: 藏北羌塘盆地地处青藏高原腹部,是我国中生代第二大海相沉积盆地,侏罗系是羌塘盆地发育最全、分布最广泛的海相沉积层系。随着近年来石油地质调查和区域地质的开展,羌塘盆地侏罗系地层研究取得了长足的进展,但从研究地区和研究内容都是一些轮廓性的认识,对一些关键地质问题尚缺乏深入的了解。雁石坪地区侏罗系地层是羌塘盆地具有代表性的剖面,已进行了大量的岩石地层和生物地层研究工作,但沉积相分析工作缺乏系统性与深入研究,尤其是关于以雁石坪群为代表的浅水沉积体系与南部代表深水相的黑色页岩沉积体系之间的时空关系缺乏统一的认识。早侏罗世早Toarcian期古海洋条件变化是一个影响全球地质演化的事件。这一事件的最显著记录就是在早侏罗世主要海洋盆地中形成广泛的富有机碳沉积,许多学者都注意到了羌塘地区侏罗系地层中也存在这种富有机碳的地层,并概略的描述为“黑色页岩”。其地球化学特征、稳定碳同位素偏移、成因解说及模式等问题一直是地质学界关注的热点。本文围绕以上两个问题,选择藏北侏罗系地层为研究对象,对侏罗纪沉积相以及两套黑色页岩的有机地球化学进行较深入而全面的研究。 长期以来,藏北侏罗系地层格架没有达到共识,不同研究者对测区及邻区侏罗系采取了不同的群、组名称和时代归属方案。在两次野外地质工作基础之上,结合前人的研究成果,对研究区侏罗系地层进行了较全面的清理,重新厘定了研究区侏罗系地层系统。藏北侏罗系地层自下而上划分为曲色组(普林斯巴期—托阿尔期)、雀莫错组(巴柔期)、玛托组(巴柔-巴通期)、温泉组(巴通期)、夏里组(卡洛期)、索瓦组(牛津-基末里期)和雪山组(提塘期-早白垩世贝里阿斯期)。 结合野外观察和室内镜下鉴定等多种沉积岩石研究方法,研究区侏罗系岩石类型计有碳酸盐岩、泥质岩和碎屑岩三大类。尤其是双湖地区和安多114道班岩性特殊,为一套富含有机碳沉积,主要为黑色页岩、泥灰岩和泥岩。从生物地层、岩石地层、年代地层来看,双湖地区的油页岩与欧洲早Toarcian期广泛分布的黑色页岩有很好的可对比性。通过对地层清理、古生物以及岩石学特征的详细研究,将研究区侏罗纪划分为海陆过渡相、碎屑岩海相和碳酸盐岩海相三个沉积体系组。海陆过渡相又分为河口湾、潮坪、泻湖;海相碎屑岩沉积环境包括滨海、浅水陆棚、深水陆棚、斜坡以及深水盆地;碳酸盐岩海相又可分为碳酸盐台地、碳酸盐缓坡。通过对研究区地层和沉积相分析,建立起一个从北向南由雁石坪地层类型“三砂夹两灰”过渡为安多—兹格塘错地层类型泥页岩、泥灰岩,最后到比洛错地层类型黑色油页岩,由浅水台地相过渡到深水陆棚、斜坡,最后到深水盆地相的地层格架与沉积环境解释模式。 黑色页岩沉积受古海洋条件变化的影响,从目前的资料得知,藏北侏罗纪分布着两套代表深水沉积的黑色岩层,有机质含量高,除了含有丰富的菊石化石外,还发现了数量丰富但属种单一的钙质超微化石—颗石藻,因此我们提出黑色页岩尤其是油页岩的富集可能与古海洋中浮游颗石藻的勃发与高产率有关,这与欧洲同时期沉积的黑色页岩相似。早Toarcian期,欧洲陆表海和特提斯海大陆边缘广泛发育富有机碳的黑色页岩,因此本文对全球同时期沉积的黑色页岩与大洋缺氧事件进行对比,总结出以下特征:(1)缺氧的黑色页岩层发育在广海或陆棚海的泥质岩或灰岩中,并具有同时性;(2)页岩本身不具有生物扰动构造,而其中所包含的碳酸盐岩层具有生物扰动;(3)仅可能存在低分异度的沟鞭藻和颗石藻组合,底栖生物缺失;(4)有机碳含量高,从1.0%到30%不等;(5)有机碳和无机碳同位素变化具有同步性;(6)δ~(13)C呈现明显的正偏,少部分为负偏,峰值在2‰~4.5‰之间;(7)有机碳埋藏速率高;(8)黑色沉积物中常见黄铁矿化并相对富磷;(9)高的古海洋表层水温度。 应用有机碳分析、可溶有机质抽提、族组分分离以及岩石热解、质谱色谱分析和干酪根同位素 分析技术,重点研究了比洛错油页岩剖面,发现有机碳含量1.87%~26.12%,氯仿沥青“A”含量均 大于500PPm。质谱色谱显示:油页岩中富含正烷烃、类异戊H烯烷烃、荫类化合物和笛类化合物; 生物标志化合物参数显示,有机质母质构成中,既有丰富的藻类低等水生生物,可能还有一定比例 陆生高等植物输人混合的特点;有机质成熟度参数显示,油页岩处于成熟阶段,且在整个剖面中无 明显的变化,具有一致的热演化史。有机质碳同位素曲线显示,6’七皿发生正的偏移,偏移量接近 4%0。虽然偏移量不大,但己经进入到异常区,这与欧洲的早Toarcian缺氧事件有很好的可对比性。 C/N原于比与 6’七TOC曲线的变化趋势一致,说明 5’七TOC异常受到有机质组分变化的控制,即受陆 源高等植物与海洋水生生物相对输人量的变化所控制。 双湖比洛错油页岩不论是从地层岩石组合,还是从稳定碳同位素偏移都与欧洲同时期广泛沉积 的黑色页岩具有良好的可对比性,因此可以认为这套黑色页岩是贫氧到缺氧条件的结果。这种有机 碳异常富集的沉积层被描述为大洋缺氧事件(OAE)的沉积,与白翌纪赛诺曼/十仑期类似。 通过沉积学、?


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