准噶尔盆地石炭系火山岩岩石地球化学特征及构造环境

论文摘要

准噶尔盆地是中亚含油气域的重要组成部分,盆地腹部广泛发育石炭系火山岩,它记录着准噶尔盆地晚古生代大地构造演化信息。本文着重建立盆内石炭系地层年代学格架,试图从岩石大地构造学的角度剖析准噶尔盆地石炭纪火山岩的成因机制及其构造环境,分析盆地火山岩喷发期次和沉积充填特征,旨在为准噶尔盆地石炭系的油气勘探工作奠定基础。本文在准噶尔盆地腹部不同构造单元中选取典型钻井的石炭系巴塔马依内山组火山岩进行系统的岩心观察、岩相学、锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Lu-Hf同位素地球化学研究,确立准噶尔盆地石炭系火山岩的年代学格架和期次,揭示火山岩的源区特征、成因机制以及壳幔物质在火山岩形成过程中的作用,并在此基础上,综合区域地质背景及前人研究的最新成果,探讨准噶尔盆地石炭纪构造演化。测得的准噶尔盆地石炭系火山岩年龄介于397.9289.5Ma,早石炭世火山岩微量元素显示大离子亲石元素（Th、Ba、Rb等）相对富集,亏损高场强元素（Zr、Hf等）的特征,尤其是Nb、Ta、Ti的亏损。而晚石炭世火山岩高场强元素相对富集,显示亏损地幔的源区特征。并在此基础上,综合区域地质背景及前人研究的最新成果,探讨准噶尔盆地石炭纪构造演化。论文取得了如下的成果和认识:（1）准噶尔盆地石炭系火山岩可分为五期,其中包括早石炭世三期;晚石炭世两期。5个喷发期的地质年限依次为:①为早石炭世的杜内期;②为早石炭的维宪期;③为早石炭世的谢尔普霍夫期;④为晚石炭世的巴什基尔期和莫斯科期;⑤为晚石炭世的卡西莫夫期和格舍尔期。（2）准噶尔盆地巴塔马依内山组在盆地腹部分为上火山岩段、沉积岩段和下火山岩段,下火山岩段主要以中酸性火山岩为特征,而上火山岩段主要以中基性火山岩为特征,二者之间存在较长一段时间的间歇期,目前利用SHRIMP U-Pb锆石年代学方法测得下火山岩年龄为334Ma,属于早石炭世。（3）巴山组上下两套火山岩形成于不同的构造环境,下火山岩段火山岩具有活动大陆边缘弧火山岩的特征,而上火山岩段为后碰撞伸展构造环境下的产物。（4）陆东地区晚石炭世已经进入到了陆内演化阶段,而陆西地区晚石炭世仍存在岛弧环境,这造成了巴塔马依内山组火山岩具有穿时特征。（5）陆梁隆起南北边缘石炭系火山岩具有活动大陆边缘弧的特征,随后经过陆-陆碰撞形成。从而说明克拉美丽-三个泉-达尔布特可能是一个连续的缝合带,至少该带在盆地腹部存在洋壳的俯冲消减。（6）莫深1井石炭系深部安山质凝灰岩形成于岛弧环境,从而推断早石炭世期间在准噶尔盆地南部仍存在俯冲作用,为南准噶尔洋消减闭合时间提供下限。另外,从获得的一颗前寒武系锆石（1243.2±18.1Ma）来看,准噶尔盆地可能存在前寒武纪结晶基底,至少存在元古代微陆块。（7）通过火山岩单井火山旋回的划分和连井剖面的对比,建立了准噶尔盆地沉积充填序列。下石炭统的火山岩和沉积岩分布范围广泛,除莫索湾凸起、石英滩凸起、滴北凸起东部和克拉美丽山南部以外,几乎布满整个盆地;上石炭统火山岩分布范围相对较小,仅在玛湖凹陷、夏盐凸起、滴水泉凹陷、索索泉凹陷、五彩湾凹陷、石树沟凹陷、石浅滩凹陷、北三台凹陷、吉木萨尔凹陷和梧桐沟子凹陷有分布。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 文献综述与选题依据
• 1.1.1 选题背景与项目依托
• 1.1.2 研究现状与存在问题
• 1.1.2.1 基本地质情况
• 1.1.2.2 存在问题
• 1.1.3 研究目的
• 1.2 科学问题与研究内容
• 1.2.1 科学问题
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 技术路线与研究方案
• 1.3.1 技术路线
• 1.3.2 研究计划安排
• 1.4 研究工作量
• 1.5 主要成果性认识
• 第2章 区域地质背景和石炭系地层系统
• 2.1 区域大地构造和盆地形成演化
• 2.2 盆地形成演化特征
• 2.2.1 盆地基底形成和演化
• 2.2.2 区域构造单元划分及其特征
• 2.2.2.1 乌伦古坳陷
• 2.2.2.2 陆梁隆起
• 2.2.2.3 中央坳陷
• 2.2.2.4 西部隆起
• 2.2.2.5 北天山山前冲断带
• 2.2.2.6 东部隆起
• 2.3 盆地石炭系地层特征
• 2.3.1 下石炭统
• 2.3.2 上石炭统
• 2.3.3 周缘与盆地地层对比
• 第3章 火山岩U-Pb 同位素年代学与深层年代地层格架
• 3.1 火山岩年代学分析方法
• 3.2 准噶尔盆地腹部火山岩年龄特征与分布
• 3.2.1 西部隆起石炭系火山岩年代学特征
• 3.2.2 东部隆起石炭系火山岩年代学特征
• 3.2.3 中央坳陷石炭系火山岩年代学特征
• 3.2.4 陆梁隆起石炭系火山岩年代学特征
• 3.2.5 乌伦古坳陷石炭系火山岩年代学特征
• 3.2.6 北天山山前冲断带石炭系火山岩年代学特征
• 3.3 准噶尔盆地石炭系火山岩年龄格架
• 第4章 火山岩地球化学特征及其构造环境
• 4.1 准噶尔盆地石炭系火山岩的岩石地球化学特征
• 4.1.1 陆东地区石炭系巴山组上火山岩段火山岩岩石地球化学特征及构造环境
• 4.1.1.1 区域地质背景
• 4.1.1.2 岩石学特征
• 4.1.1.3 样品和测试
• 4.1.1.4 地球化学特征
• 4.1.1.4.1 主量元素地球化学特征
• 4.1.1.4.2 微量元素地球化学特征
• 4.1.1.5 讨论
• 4.1.1.5.1 源区特征
• 4.1.1.5.2 陆东地区石炭纪构造演化
• 4.1.1.6 结论
• 4.1.2 陆东地区石炭系巴山组下火山岩段火山岩岩石地球化学特征及构造环境
• 4.1.2.1 地质背景
• 4.1.2.2 岩性分布与岩石特征
• 4.1.2.3 测试方法
• 4.1.2.4 火山岩锆石SHRIMP U-Pb 年龄
• 4.1.2.5 火山岩岩石地球化学特征
• 4.1.2.5.1 主量元素特征
• 4.1.2.5.2 微量元素特征
• 4.1.2.6 讨论
• 4.1.2.6.1 构造环境分析
• 4.1.2.6.2 地质意义
• 4.1.2.7 结论
• 4.1.3 莫索湾地区石炭系巴山组下火山岩段火山岩岩石地球化学特征及构造环境
• 4.1.3.1 区域地质背景
• 4.1.3.2 样品特征与分析测试
• 4.1.3.3 年代学特征
• 4.1.3.4 岩石地球化学特征
• 4.1.3.5 关于岩石成因及其构造环境的讨论
• 4.1.3.6 结论
• 4.1.4 陆西地区和乌伦古地区石炭系巴山组下火山岩段火山岩岩石地球化学特征及构造环境
• 4.1.4.1 陆西地区微量元素特征
• 4.1.4.2 乌伦古地区微量元素特征
• 4.1.4.3 陆西地区和乌伦古地区构造环境讨论
• 4.2 盆地石炭系火山岩Lu-Hf 同位素特征
• 4.2.1 陆东地区（滴中1 井位代表）（早石炭世中晚期）
• 4.2.2 陆西地区（夏古2 井位代表）（晚石炭世早期）
• 4.2.3 准西地区（金9 井位代表）（早石炭世晚期）
• 4.2.4 准东地区（古城1 井位代表）(早石炭世晚期-晚石炭世早期
• 4.2.5 乌伦古地区（伦参1 井位代表）（泥盆纪）
• 4.3 准噶尔盆地石炭纪构造演化
• 第5章 准噶尔盆地腹部石炭纪沉积充填特征
• 5.1 准噶尔盆地石炭系沉积充填时序
• 5.2 准噶尔盆地石炭系沉积充填序列
• 5.2.1 剖面对比与充填序列的建立
• 5.2.1.1 EW1 剖面
• 5.2.1.2 EW2 剖面
• 5.2.1.3 SN1 剖面
• 5.2.1.4 SN2 剖面
• 5.2.1.5 SN3 剖面
• 5.2.2 石炭系充填序列
• 5.3 准噶尔盆地石炭系沉积充填演化特征
• 5.3.1 不同地区石炭系火山岩沉积充填特征
• 5.3.1.1 火山岩
• 5.3.1.2 沉积岩
• 5.3.1.2.1 西部隆起
• 5.3.1.2.2 陆梁隆起
• 5.3.1.2.3 中央坳陷
• 5.3.1.2.4 东部隆起
• 5.3.1.2.5 天山山前
• 5.3.1.2.6 乌伦古坳陷
• 5.3.2 不同期次石炭系火山岩沉积充填特征
• 5.3.2.1 早石炭世
• 5.3.2.2 晚石炭世
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 已发表和待发表的文章、奖励
• 附录