扬子板块北缘新元古代盆地结构与马槽园群归属研究

doi:10.13745/j.esf.sf.2022.8.9

地学前缘 ›› 2022, Vol. 29 ›› Issue (6): 291-304.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2022.8.9

• 原型盆地复原理论与方法 • 上一篇下一篇

扬子板块北缘新元古代盆地结构与马槽园群归属研究

李路顺¹(), 汪泽成², 肖安成¹^,^*(), 胡安平³, 陈友智⁴, 王芊芊⁵

1.浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室, 浙江杭州 310027
2.中国石油勘探开发研究院, 北京 100083
3.中国石油杭州地质研究院, 浙江杭州 310023
4.中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司西南物探研究院, 四川成都610213
5.浙江大学医学院, 浙江杭州 310027

收稿日期:2022-07-07 修回日期:2022-08-03 出版日期:2022-11-25 发布日期:2022-10-20
通讯作者: 肖安成
作者简介:李路顺(1998—),男,硕士研究生,构造地质学专业。E-mail: 21938014@zju.edu.cn
基金资助:
中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院项目(RIPED-2019-JS-698);国家“十三五”重大专项项目“含油气盆地深层构造及其控制作用(2017ZX05008-001);深层古老含油气系统成藏规律与目标评价项目(2017ZX05008-005)

Tectonics of the Neoproterozoic basin and age of the Macaoyuan Group on the northern margin of the Yangtze Block

LI Lushun¹(), WANG Zecheng², XIAO Ancheng¹^,^*(), HU Anping³, CHEN Youzhi⁴, Wang Qianqian⁵

1. Zhejiang Key Laboratory of Geoscience Big Data and Deep Earth Resources, School of Earth Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2. Research Institute of Petroleum Exploration & Development, PetroChina, Beijing 100083, China
3. Hangzhou Research Institute of Geology, PetroChina, Hangzhou 310023, China
4. Southwest Geophysical Research Institute, BGP, CNPC, Chengdu 610213, China
5. Zhejiang University School of Medicine, Hangzhou 310027, China

Received:2022-07-07 Revised:2022-08-03 Online:2022-11-25 Published:2022-10-20
Contact: XIAO Ancheng

摘要/Abstract

摘要：

扬子北缘的鄂西和渝东地区分布有2个关键的元古宇出露的大地构造单元,即西侧的神农架隆起与东侧的黄陵隆起。扬子板块北缘经历长期的沉积与变形改造,形成了现今的大巴山和川东冲断体系。本文利用沉积学与地球物理综合方法对该区元古宙深层盆地格架进行研究,通过对裂谷断裂边界与内部盆地结构的识别揭示出西侧的南充—竹山、东侧的忠县—宜昌裂谷带的展布形态,认为它们是新元古代罗迪尼亚超大陆裂解过程中发育的裂谷体系,神农架隆起和黄陵隆起则为分隔2个古裂谷带的同期侧翼差异隆升地块。同时通过激光原位U-Pb同位素定年技术对位于神农架南侧的年代长期有争议的马槽园群砾岩开展年代学与沉积学研究,利用其中的同沉积白云岩夹层和上覆层白云质角砾岩进行碳酸盐岩测年,获得(759.2±17.6) Ma和(566.8±13.8) Ma的年龄,证实了马槽园群为南华纪裂谷填充沉积,形成于忠县—宜昌裂谷西侧的斜坡沉积环境。由此建立了马槽园群沉积序列,结合裂谷带及隆起处的多条沉积剖面重建了扬子板块北部新元古代裂谷盆地沉积填充格架。

关键词: 扬子北缘, 马槽园群, 新元古代, 裂谷格局

Abstract:

There are two key tectonic units—the Shennongjia uplift in the west and the Huangling uplift in the east—exposed in the Proterozoic in western Hubei and eastern Chongqing on the northern margin of the Yangtze Block, where prolonged sedimentation and extended deformation form the current Dabashan and East Sichuan thrust systems. In this paper, the regional Proterozoic deep basin framework is studied using comprehensive sedimentological and geophysical methods. Through the identification of rift fault boundary and internal basin tectonics, the topography of the Zhushan mountain of Nanchong in the west and the Yichang rift zone of Zhongxian in the east is revealed—they are considered to be the rift systems developed during the breakup of the Neoproterozoic Rodinia supercontinent, and separated by a rift block consisting of the Fenghuangshan anticline, Shennongjia uplift and Huangling uplift. Meanwhile, the chronology and sedimentology of the long-disputed Macaoyuan conglomerate on the south side of Shennongjia are studied by in-situ U-Pb isotope dating method. Dating of carbonate rocks yields ages of 759.2±17.6 Ma and 566.8±13.8 Ma, which confirms the Macaoyuan Group was filled in the Nanhua rift and formed on a depositional slope on the west side of the Zhongxian-Yichang rift. Subsequently, the sedimentary sequence of the Macaoyuan Group is established, and then the sedimentary filling framework of the Neoproterozoic rift basin in the northern Yangtze Plate is reconstructed by combining several sedimentary profiles across the rift belt and uplift.

Key words: northern margin of the Yangtze Block, Macaoyuan Group, Neoproterozoic, rift tectonics

中图分类号:

李路顺, 汪泽成, 肖安成, 胡安平, 陈友智, 王芊芊. 扬子板块北缘新元古代盆地结构与马槽园群归属研究[J]. 地学前缘, 2022, 29(6): 291-304.

LI Lushun, WANG Zecheng, XIAO Ancheng, HU Anping, CHEN Youzhi, Wang Qianqian. Tectonics of the Neoproterozoic basin and age of the Macaoyuan Group on the northern margin of the Yangtze Block[J]. Earth Science Frontiers, 2022, 29(6): 291-304.

图/表 17

图1 研究区大地构造简图(a,b据文献[20]补充修改;c据文献[21])

Fig.1 Simplified geological maps showing the tectonic domains in the study area. Modified from [20-21].

图2 扬子北缘剩余重力异常及咸水河剖面位置图(地层厚度资料源自文献[12-13,39⇓⇓⇓⇓-44],其中咸水河剖面源自本文实测)

Fig.2 Residual gravity anomaly map of the Xianshuihe section, northern edge of Yangtze, showing the locations of the survey lines AA' and BB' (thickness data adapted from [12-13,39⇓⇓⇓⇓-44])

图3 马槽园群、陡山沱组样品U-Pb定年结果

Fig.3 U-Pb dating results for samples from the Macaoyuan Group and Doushantuo Formation

表1 兴山咸水河剖面马槽园群微量元素、稀土元素地球化学特征及U-Pb年龄部分数据

Table 1 Geochemical characteristics of trace and rare earth elements and selected U-Pb ages of the Machaoyuan Group, Xianshuihe section, Xingshan

样品	w_B/10^-6			²³⁸U/²⁰⁶U	2σ	²⁰⁷U/²⁰⁶U	2σ
样品	U	Th	Pb	²³⁸U/²⁰⁶U	2σ	²⁰⁷U/²⁰⁶U	2σ
样品1 (110°39'E, 39°26'N)	0.094 1	0.010 1	0.295	0.932 117	0.070 83	0.713	0.017
	0.088 7	0.009 01	0.166 2	1.572 65	0.043 013	0.697	0.018
	0.099 2	0.012 22	0.157 3	1.749 05	0.036 577	0.683	0.019
	0.086 7	0.010 19	0.200 7	1.234 899	0.061 331	0.687	0.015
	0.088 4	0.011 91	0.212	1.212 121	0.059 089	0.696	0.016
	0.063 3	0.007 71	0.214 8	0.859 813	0.026 518	0.71	0.016
	0.066 5	0.010 77	0.165 2	1.148 564	0.037 282	0.675	0.016
	0.192	0.037 9	0.282	1.732 58	0.150 092	0.646	0.017
	0.094 8	0.008 19	0.160 4	1.657 658	0.038 828	0.704	0.018
	0.084 7	0.009 09	0.229	1.076 024	0.059 15	0.707	0.014

图4 兴山咸水河剖面马槽园群—陡山沱组岩性柱状图

Fig.4 Lithology histogram of the Macaoyuan Group-Doushantuo Formation, Xianshuihe section, Xingshan

图5 兴山咸水河剖面马槽园群及陡山沱组典型岩石沉积特征 a—马槽园群砾岩;b—马槽园群砾岩,见漂砾;c—马槽园群砾岩,见巨砾;d,e—马槽园群粗砾岩夹细砾岩、白云质粉砂岩层;f—马槽园群杂砾岩;g—陡山沱组滑塌褶皱;h—陡山沱组白云质胶结角砾岩;i—陡山沱组白云质胶结角砾岩细节。

Fig.5 Typical rock sedimentary characteristics of the Macaoyuan Group and Doushantuo Formation, Xianshuihe section, Xingshan

图6 纵穿川北南部—万源地区地震剖面及解释图(地震剖面及解释方案源自文献[10]) a—地震剖面位置图;b—地震剖面及解释图;c—解释的地质剖面图。K—白垩纪地层;T3-J—晚三叠世至侏罗纪地层;P-T2—二叠纪至中三叠世地层;Pz2—晚古生代地层;Pz1—早古生代地层;Pt3c—晚震旦世地层;Pt3b—早震旦世地层;Pt3a—南华纪地层;Ar-Pt2—太古宙至中元古代基底;Ptgb—元古宙辉长岩侵入体。

Fig.6 (a) Location of survey line AA' in the Nanbu-Wanyuan area of northern Sichuan, and (b) seismic profile and (c) interpreted geological profile along line AA' (profiles from [10])

图7 横穿广元—利川地区地震剖面及解释图 a—地震剖面位置图;b—地震剖面及解释图;c—解释的地质剖面图。

Fig.7 (a) Location of survey line BB' in the Guangyuan-Lichuan area, and (b) seismic profile and (c) interpreted geological profile along line BB'

图8 斜穿南充—宝龙镇地震剖面及解释图(地震剖面及解释方案源自文献[8]) a—地震剖面位置图;b—地震剖面及解释图;c—解释的地质剖面图。

Fig.8 (a) Location of survey line CC' in the Nanchong-Baolongzhen area, and (b) seismic profile and (c) interpreted geological profile along line CC' (profiles from [8])

图9 区域重力异常结构剖面及P波速度剖面(位置见图10) a—基于重力异常反演的重力异常结构剖面(据文献[58]); b—P波速度剖面(据文献[59])。

Fig.9 (a) Regional gravity anomaly structure profiles (after [58]) and (b) P-wave velocity profile (after [59]). Profile locations see Fig.10.

表2 黄陵隆起周缘钻井资料

Table 2 Drilling data for wells around the Huangling uplift

钻井	钻遇地层	井深/km	位置
阳页1井	南华系南沱组	3.60	黄陵隆起南部
秭地5井	震旦系灯影组	2.90
宜页1井	震旦系陡山沱组	3.90
阳页2HF井	南华系南沱组	3.45
秭地2井	南华系南沱组	1.45
宜参1井	南华系南沱组	2.50
宜地3井	震旦系陡山沱组	1.80
宜探2井	震旦系陡山沱组	5.70	黄陵隆起东部
X1井	南华系南沱组	0.65	黄陵隆起北部

图10 扬子北缘基底顶界埋深图(据文献[57]修改补充)

Fig.10 Buried depth of basement top boundary in the northern edge of Yangtze. Modified from [57].

表3 秭归地区震旦系—侏罗系地层厚度统计(数据源自文献[24,27,56])

Table 3 Statistics for the thickness of the Sinian-Jurassic strata, Zigui region (data from [24,27,56])

地层	岩性	厚度/m
侏罗系	含砾砂岩、泥岩、砂岩组合	2 050~5 220
三叠系	灰岩、白云岩组合	994~3 273
二叠系	灰岩、白云岩组合	300~580
石炭系	灰岩、泥岩组合	0~92
泥盆系	灰岩、砂岩组合	0~131
志留系	砂岩、泥岩组合	910~1 500
奥陶系	灰岩、白云岩组合	150~250
寒武系	灰岩、白云岩组合	683~1 293
震旦系	灰岩、白云岩组合	100~784

图11 扬子北缘及邻区地层划分

Fig.11 Stratigraphic division of the northern edge of the Yangtze Block and adjacent areas

图12 扬子北缘裂谷带展布示意图

Fig.12 Distribution of rift zones in the northern margin of the Yangtze Block

图13 扬子北缘新元古代裂谷盆地模式图

Fig.13 Model map of the Neoproterozoic rift basin, northern margin of the Yangtze Block

图14 新元古代裂谷盆地填充格架(剖面源自文献[12,28-29,32,57-58])

Fig.14 Sedimentary framework of the Neoproterozoic rift basin (profiles from [12,28-29,32,57-58])

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扬子板块北缘新元古代盆地结构与马槽园群归属研究

Tectonics of the Neoproterozoic basin and age of the Macaoyuan Group on the northern margin of the Yangtze Block

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