华北晚古生代海侵事件沉积及古地理特征研究

论文摘要

本文采用沉积学、古生物地层学、层序地层学、岩石学、构造地质学等多学科的方法,结合测井、地球物理、地球化学等多种手段,研究了华北地区晚古生代陆表海盆地沉积相及层序地层学特征,分析出华北晚古生代海平面变化规律,研究了海侵事件沉积类型和特点,发现华北地区有3次重要的海侵事件,并绘出海侵事件沉积期的古地理图。论文主要成果如下:对华北晚古生代陆表海盆地沉积进行了分析,发现研究区存在着六大沉积体系:碳酸盐台地沉积体系、障壁—泻湖沉积体系、潮坪沉积体系、河控浅水三角洲沉积体系、冲积扇沉积体系、河流湖泊复合沉积体系;在此基础上,运用层序地层学的方法,将研究区晚古生代沉积地层划分两个构造层序（Ⅰ和Ⅱ）和7个三级层序,建立了南北向和东西向层序地层格架,重点研究了陆表海充填层序的三级层序分布;在层序地层学基础上,对晚古生代海平面变化进行研究,将其划分成两个长周期,即构造—海平面变化周期:构造层序Ⅰ的短期大规模海侵及长时间的海退阶段、构造层序Ⅱ的海退阶段。绘制出不同级别的海平面变化曲线,总结出影响海平面变化的主要因素是构造沉降和冰川溶解,基于此,分析不同级别的海平面变化旋回与不同级别层序的对应关系;分析出渐侵型海侵与突发型海侵两种不同类型海侵的三点区别:第一,二者发生背景不同;第二,海侵沉积序列有所差别;第三,泥炭化、煤化原理不同。总结得出存在四种海侵事件沉积组合:海相灰岩—煤层—暴露沉积组合、海相灰岩—深水泥岩—煤层—暴露沉积组合、深水泥岩—煤层—暴露沉积组合及深水泥岩（海相灰岩）—铝质泥岩或根土岩组合。分析海侵事件沉积序列的地化特征,发现了海相层与煤层在环境上的巨大差异;总结出华北地区晚古生代风暴沉积的特征和类型,建立了陆表海波状盆地风暴沉积模型;研究了晚古生代突发性海侵的规律,指出存在三次较大的海侵事件沉积组合:层序1（晚石炭世）海侵体系域的吴家峪灰岩与11号煤层组合;层序2（早二叠世紫松期）海侵体系域的庙沟—毛儿沟灰岩与8号煤层组合和高水位体系域的斜道灰岩与7号煤层组合;其中,层序2海侵体系域为全区规模最大的海侵事件沉积组合;完善了海侵事件成煤模式,进行海侵事件沉积的广泛对比,总结出海侵事件成煤的四个特点:第一,煤层发育在海侵体系域;第二,煤层具高的硫含量和低的硫同位素比;第三,煤层的煤岩组分富集程度不同;第四,煤层中高荧光强度和低反射强度在煤层剖面中是不均匀分布的。按照海侵持续的时间和规模以及聚煤作用的强弱分析出海侵事件成煤的四种组合,即:①厚层海相灰岩与薄层煤层组合;②薄层海相灰岩与薄层煤层组合;③中厚层灰岩与薄层煤层的组合;④厚层灰岩与较厚层煤的组合。分析了研究区典型海侵事件成煤组合特征,综合海侵事件成煤思想和风暴异地煤成煤规律,构建了海侵事件成煤模式图;重点分析了层序1、层序2海侵事件沉积古地理,发现层序1突发型海侵沉积期海水由东北向西南侵入,煤层分布与海相层分布呈现一致性。事件沉积组合主要集中在华北中北部地区,可进行区域对比。层序2海侵体系域庙沟-毛儿沟灰岩与8号煤层沉积组合是重要的海侵事件组合,分布于华北大部地区,可进行全区对比,其聚煤中心位于华北中部的山西等地,灰岩与煤层呈负相关关系,层序2高水位体系域中的斜道灰岩与7号煤层沉积也具有局部的事件沉积组合,聚煤中心位于华北中部和南部的两淮地区,分析其原因是由于南华北构造运动引起两淮地区海侵表现为渐侵型,北方地区表现为突发型,该事件组合在中部或北部地区具有局部对比意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、选题依据及研究意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 存在问题及研究方向
• 1.4 研究内容及技术路线
• 1.5 工作计划及完成工作量
• 2 区域地质
• 2.1 华北板块构造演化
• 2.2 晚古生代地层单位划分
• 3 沉积体系及沉积相研究
• 3.1 沉积体系及沉积相划分
• 3.2 沉积体系与沉积相特征
• 3.3 华北晚古生代陆表海沉积特征
• 4 层序地层研究
• 4.1 层序地层界面识别
• 4.2 典型露头层序划分
• 4.3 层序地层格架建立
• 5 华北晚古生代海平面变化
• 5.1 华北晚古生代海平面升降
• 5.2 海平面变化与层序地层构成单元响应
• 5.3 海平面升降机制及影响因素
• 5.4 微量元素特征及同位素标志
• 6 海侵事件沉积及海侵事件成煤
• 6.1 海侵类型
• 6.2 海侵事件沉积类型
• 6.3 华北晚古生代突发性海侵规律
• 6.4 海侵事件成煤理论及成煤模式
• 7 海侵事件古地理研究
• 7.1 岩相古地理编图方法及指导思想
• 7.2 基于层序地层的海侵事件古地理研究
• 7.3 海侵事件古地理演化
• 8 结论
• 8.1 主要成果
• 8.2 主要创新点
• 8.3 存在不足
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士期间的主要成果