地学前缘 ›› 2021, Vol. 28 ›› Issue (1): 115-130.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.5.12
杜一帆1,2(), 朱筱敏1,2, 高园3, 李玲珑1,2, 叶蕾1,2, 李小冬3, 刘强虎1,2,4, 李成海3, 赵铁东3, 陈亚青3
收稿日期:
2019-12-05
修回日期:
2020-05-19
出版日期:
2021-01-25
发布日期:
2021-01-28
作者简介:
杜一帆(1996—),男,硕士,主要从事沉积学与层序地层学研究。ORCID:0000-0002-0090-5921. E-mail: mr.duyifan@outlook.com
基金资助:
DU Yifan1,2(), ZHU Xiaomin1,2, GAO Yuan3, LI Linglong1,2, YE Lei1,2, LI Xiaodong3, LIU Qianghu1,2,4, LI Chenghai3, ZHAO Tiedong3, CHEN Yaqing3
Received:
2019-12-05
Revised:
2020-05-19
Online:
2021-01-25
Published:
2021-01-28
摘要:
物源供应不仅影响了冀中坳陷饶阳凹陷蠡县斜坡地区沙河街组一段展布特征,而且控制了沉积类型和相带分布,进而决定了有利油气储层的发育。为了厘清蠡县斜坡地区的物源特征,从而指导进一步的沉积体系研究和勘探开发工作,本文基于饶阳凹陷蠡县斜坡3D地震资料、古近系沙河街组沙一段岩石学特征、重矿物组合及ZTR指数、碎屑锆石晶型及U-Pb年龄谱图,开展了沙一段沉积物源综合分析。研究结果表明:(1)蠡县斜坡北部、西部、南西部均发育有地震前积结构,且碎屑岩成分成熟度、ZTR指数分别向南东、东、北东方向增加,指示蠡县斜坡北部、西部、南西部各有一组水系携带物源注入。(2)依据岩屑组合和重矿物组合在平面上的展布特征,可以将蠡县斜坡地区划分出A、B、C 3个区域。其中A区地层具有来自基底隆起、切割岛弧环境的组分特征,且发育有一定的再旋回组分。岩屑组合为岩浆岩+沉积岩岩屑,重矿物组合为石榴石+锆石+磁铁矿+赤褐铁矿;B区地层具有来自基底隆起的组分特征,岩屑组合为岩浆岩+沉积岩+少量变质岩岩屑,重矿物组合为石榴石+锆石;C区地层具有来自基底隆起的组分特征,岩屑组合为岩浆岩+沉积岩+变质岩岩屑,重矿物组合为石榴石+锆石+钛铁矿。A、B、C区内沉积地层的发育依次由北部、西部、南西部水系控制,3组物源在西柳地区交汇。(3)锆石颗粒形态与年龄特征显示,工区内各物源对应的母岩区均为太行山隆起。其中注入工区北部的河流主要流经五台—忻州—涞源一带,携带的母岩主要为元古宇岩浆岩和古生界岩浆岩;携带西部物源的河流主要流经繁峙—涞源—阜平地区,对应的母岩主要为古生界岩浆岩;携带南西部物源的河流主要流经五台—阜平—定州一带,对应母岩主要为元古宇岩浆岩和古生界岩浆岩。相比沙二段,沙一段沉积时期西部物源供源能力有显著增强,南西部物源输入能力相对下降。(4)各组水系携带物源注入工区后形成浅水三角洲沉积体系,且距物源越近,物源供给强度越大,砂体发育情况越好。
中图分类号:
杜一帆, 朱筱敏, 高园, 李玲珑, 叶蕾, 李小冬, 刘强虎, 李成海, 赵铁东, 陈亚青. 饶阳凹陷蠡县斜坡古近系沙河街组一段物源特征研究[J]. 地学前缘, 2021, 28(1): 115-130.
DU Yifan, ZHU Xiaomin, GAO Yuan, LI Linglong, YE Lei, LI Xiaodong, LIU Qianghu, LI Chenghai, ZHAO Tiedong, CHEN Yaqing. Sedimentary provenance of the first member of the Shahejie Formation,Lixian Slope,Raoyang Sag[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(1): 115-130.
图1 饶阳凹陷蠡县斜坡构造位置图及沙河街组一段地层充填序列 a—研究区构造位置;b—研究区井位分布;c—沙河街组层序地层划分。
Fig.1 Structural map of the Lixian Slope and generalized stratigraphic column of the Paleogene Shahejie Formation, Raoyang Sag
图2 保定凹陷—高阳低凸起—饶阳凹陷地层剖面图(剖面位置见图1a)(据文献[17])
Fig.2 Stratigraphic section of the Baoding Sag-Gaoyang Uplift-Raoyang Sag (Section location see Fig.1a). Adapted from [17].
图5 饶阳凹陷蠡县斜坡沙一段砂岩碎屑组分端员图 a一蠡县斜坡沙一段碎屑岩组分分类图;b一蠡县斜坡沙一段碎屑岩Dickinson三角图解。
Fig.5 Triangle diagram of clastic components of the 1st Member of the Shahejie Formation, Lixian Slope
图6 饶阳凹陷蠡县斜坡沙一段岩石碎屑组分与岩屑组合平面变化规律图 a一蠡县斜坡沙一段碎屑岩组分平面分布图;b一蠡县斜坡沙一段碎屑岩岩屑组合平面分布图。
Fig.6 Clastic components and lithic assemblages of the 1st Member of the Shahejie Formation, Lixian Slope
图7 饶阳凹陷蠡县斜坡沙一段岩石重矿物组成与ZTR指数平面变化规律图
Fig.7 Heavy mineral assemblages and the planar variation of the ZTR index in the 1st Member of the Shahejie Formation, Lixian Slope
图8 饶阳凹陷蠡县斜坡G59井沙一段锆石阴极发光照片
Fig.8 Zircon cathode luminescence plate of the 1st Member of the Shahejie Formation in Well G59 of the Lixian Slope, Raoyang Sag
井 | 层位 | 550~150 Ma | 1 960~1 770 Ma | 2 630~2 300 Ma | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
频数 | 频率/% | 频数 | 频率/% | 频数 | 频率/% | ||
G22 | Es1 | 33 | 66.0 | 5 | 10.0 | 12 | 24.0 |
G59 | Es1 | 36 | 53.7 | 17 | 25.4 | 10 | 14.9 |
N202 | Es1 | 28 | 38.9 | 17 | 23.6 | 23 | 31.9 |
XL101 | Es1 | 35 | 47.3 | 19 | 25.7 | 16 | 21.6 |
XL8 | Es1 | 37 | 60.7 | 8 | 13.1 | 14 | 23.0 |
Y66 | Es2 | 25 | 35.7 | 18 | 25.7 | 22 | 31.4 |
R4 | Es2 | 19 | 31.7 | 14 | 23.3 | 22 | 36.7 |
XL8 | Es2 | 28 | 39.4 | 20 | 28.2 | 20 | 28.2 |
表1 饶阳凹陷蠡县斜坡沙河街组碎屑锆石年龄组合
Table 1 The U-Pb age composition of detrital zircons from the Shahejie Formation, Lixian Slope, Raoyang Sag
井 | 层位 | 550~150 Ma | 1 960~1 770 Ma | 2 630~2 300 Ma | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
频数 | 频率/% | 频数 | 频率/% | 频数 | 频率/% | ||
G22 | Es1 | 33 | 66.0 | 5 | 10.0 | 12 | 24.0 |
G59 | Es1 | 36 | 53.7 | 17 | 25.4 | 10 | 14.9 |
N202 | Es1 | 28 | 38.9 | 17 | 23.6 | 23 | 31.9 |
XL101 | Es1 | 35 | 47.3 | 19 | 25.7 | 16 | 21.6 |
XL8 | Es1 | 37 | 60.7 | 8 | 13.1 | 14 | 23.0 |
Y66 | Es2 | 25 | 35.7 | 18 | 25.7 | 22 | 31.4 |
R4 | Es2 | 19 | 31.7 | 14 | 23.3 | 22 | 36.7 |
XL8 | Es2 | 28 | 39.4 | 20 | 28.2 | 20 | 28.2 |
图11 饶阳凹陷蠡县斜坡古近系对应基岩分布与物源搬运方向图(基岩分布图据文献[11])
Fig.11 Distribution of Paleogene bedrocks and provenance direction in the Lixian Slope, Raoyang Sag. Adapted from [11]. the Shahejie Formation, Lixian Slope, Raoyang Sag
物源体系 | 井号 | 层位 | 物源比例 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
太古宇母岩 | 元古宇母岩 | 古生界母岩 | 中生界母岩 | |||
北部 | G59 | Es1 | 7.4% | 34.3% | 38.9% | 19.4% |
Y66 | Es2 | 14.3% | 50.0% | 25.7% | 10.0% | |
西部 | G22 | Es1 | 12.0% | 22.0% | 48.0% | 18.0% |
G30 | Es2 | 8.0% | 46.0% | 35.0% | 11.0% | |
南西部 | N202 | Es1 | 15.3% | 44.4% | 37.5% | 2.8% |
R4 | Es2 | 15.0% | 53.3% | 28.3% | 3.3% | |
混源区 | XL101 | Es1 | 14.9% | 37.8% | 37.8% | 9.5% |
XL8 | Es1 | 13.1% | 26.2% | 49.2% | 11.5% | |
XL8 | Es2 | 12.7% | 47.9% | 32.4% | 7.0% |
表2 饶阳凹陷蠡县斜坡沙河街组母岩时代组合
Table 2 The age composition of the parent rock in the Shahejie Formation, Lixian Slope, Raoyang Sag
物源体系 | 井号 | 层位 | 物源比例 | |||
---|---|---|---|---|---|---|
太古宇母岩 | 元古宇母岩 | 古生界母岩 | 中生界母岩 | |||
北部 | G59 | Es1 | 7.4% | 34.3% | 38.9% | 19.4% |
Y66 | Es2 | 14.3% | 50.0% | 25.7% | 10.0% | |
西部 | G22 | Es1 | 12.0% | 22.0% | 48.0% | 18.0% |
G30 | Es2 | 8.0% | 46.0% | 35.0% | 11.0% | |
南西部 | N202 | Es1 | 15.3% | 44.4% | 37.5% | 2.8% |
R4 | Es2 | 15.0% | 53.3% | 28.3% | 3.3% | |
混源区 | XL101 | Es1 | 14.9% | 37.8% | 37.8% | 9.5% |
XL8 | Es1 | 13.1% | 26.2% | 49.2% | 11.5% | |
XL8 | Es2 | 12.7% | 47.9% | 32.4% | 7.0% |
图14 饶阳凹陷蠡县斜坡沙一段沉积体系平面分布图 a一地层切片以及单井岩性标定;b一沉积相综合解释。
Fig.14 Distribution of sedimentary system in the 1st Member of the Shahejie Formation, Lixian Slope, Raoyang Sag
[1] | HAUGHTON D W, TODD S P, MORTON A C. Sedimentary provenance studies[C]∥HAUGHTON D W, TODD S P, et al. Developments in sedimentary provenance studies. Bath: The Geological Society Publishing House, 1991: 1-11. |
[2] | 赵红格, 刘池洋. 物源分析方法及研究进展[J]. 沉积学报, 2003, 21(3):409-413. |
[3] | BOGGS S. Principles of sedimentology and stratigraphy[M]. 4th ed. New Jersey: Pearson Prentice Hall, 2006: 81-86. |
[4] |
ARMITAGE J J, DULLER R A, WHITTAKER A C, et al. Transformation of tectonic and climatic signals from source to sedimentary archive[J]. Nature Geoscience, 2011, 4(4):231-235.
DOI URL |
[5] | 林畅松, 夏庆龙, 施和生, 等. 地貌演化、源-汇过程与盆地分析[J]. 地学前缘, 2015, 22(1):9-20. |
[6] | 杨江海, 马严. 源-汇沉积过程的深时古气候意义[J]. 地球科学, 2017, 42(11):1910-1921. |
[7] |
CHEN H H, ZHU X M, LESLI J W, et al. Evolution of drainage, sediment-flux and fluvio-deltaic sedimentary systems response in hanging wall depocentres in evolving non-marine rift basins: Paleogene of Raoyang Sag, Bohai Bay Basin, China[J]. Basin Research, 2019, 33:1-30.
DOI URL |
[8] | 李瑞嵩. 蠡县斜坡沙河街组沙二段至沙一下亚段物源分析及沉积相特征[D]. 成都: 西南石油大学, 2012. |
[9] | 熊钊. 蠡县斜坡高阳地区沙一下亚段滩相沉积与储层特征[D]. 成都: 西南石油大学, 2014. |
[10] | 刘金龙, 李胜利, 梁星如, 等. 冀中坳陷蠡县斜坡古近系沙一下亚段沉积物源分析[J]. 古地理学报, 2016, 18(5):8-10. |
[11] | 陈贺贺, 朱筱敏, 黄捍东, 等. 基于碎屑锆石定年的饶阳凹陷蠡县斜坡沙河街组物源分析[J]. 地球科学, 2017, 42(11):1955-1971. |
[12] |
吴忱, 马永红, 张秀清. 华北山地的古河道与古水系[J]. 地理研究, 1996, 15(3):33-41.
DOI |
[13] | 吴忱, 张秀清, 马永红. 再论华北山地甸子梁期夷平面及早第三纪地文期[J]. 地理学与国土研究, 1997, 13(3):39-46. |
[14] | 刘井旺, 高吉宏, 崔周旗. 冀中坳陷斜坡带隐蔽油藏勘探研究[M]. 北京: 石油工业出版社, 2002. |
[15] | 马寅生, 赵逊, 赵希涛, 等. 太行山南缘新生代的隆升与断陷过程[J]. 地球学报, 2007, 28(3):219-233. |
[16] | 孙冬胜, 刘池阳, 杨明慧, 等. 渤海湾盆地冀中坳陷中区中新生代复合伸展构造[J]. 地质论评, 2004, 50(5):484-491. |
[17] | 单帅强. 太行山山前断层的构造几何学、运动学及其对渤海湾盆地发育的控制作用[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2018. |
[18] | POSAMENTIER H W, KOLLA V. Seismic geomorphology and stratigraphy of depositional elements in deep-water settings[J]. Journal of Sedimentary Research, 2003, 27(733):367-388. |
[19] |
ZENG H L, LOUCKS R, JANSON X, et al. Three-dimensional seismic geomorphology and analysis of the Ordovician paleokarst drainage system in the Central Tabei Uplift, Northern Tarim Basin, Western China[J]. AAPG Bulletin, 2011, 95(12):2061-2083.
DOI URL |
[20] | 李洋, 朱筱敏, 宋英琦, 等. 松辽盆地榆树林油田下白垩统泉头组扶余油层浅水三角洲沉积特征及其演化[J]. 高校地质学报, 2013, 19(1):23-31. |
[21] | 朱筱敏, 潘荣, 赵东娜, 等. 湖盆浅水三角洲形成发育与实例分析[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2013, 37(5):7-14. |
[22] | 朱筱敏. 沉积岩石学[M]. 北京: 石油工业出版社, 2008. |
[23] | 魏斌, 魏红红, 陈全红, 等. 鄂尔多斯盆地上三叠统延长组物源分析[J]. 西北大学学报(自然科学版), 2003, 33(4):448-450. |
[24] | 付玲, 关平, 赵为永, 等. 柴达木盆地古近系路乐河组重矿物特征与物源分析[J]. 岩石学报, 2013, 29(8):2867-2875. |
[25] | 梁积伟, 肖丽, 高小林, 等. 鄂尔多斯盆地晚三叠世早期物源分析[J]. 西北地质, 2008, 41(2):81-86. |
[26] |
KRÖNER A, JAECKEL P, WILLIAMS I S. Pb-loss patterns in zircons from a high-grade metamorphic terrain as revealed by different dating methods, U-Pb and Pb-Pb ages of igneous and metamorphic zircons from Northern Srilanka[J]. Precambrian Research, 1994, 66(Suppl 1/2/3/4):151-181.
DOI URL |
[27] |
MILLER E L, GEHRELS G E, PEASE V, et al. Stratigraphy and U-Pb detrital zircon geochronology of Wrangel Island, Russia: implications for arctic paleogeography[J]. AAPG Bulletin, 2010, 94(5):665-692.
DOI URL |
[28] |
LIU Q H, ZHU H T, SHU Y, et al. Provenance identification and sedimentary analysis of the beach and bar systems in the Paleogene of the Enping Sag, Pearl River Mouth Basin, South China Sea[J]. Marine and Petroleum Geology, 2015, 70:251-272.
DOI URL |
[29] | 刘强虎, 朱筱敏, 李顺利, 等. 沙垒田凸起前古近系基岩分布及源-汇过程[J]. 地球科学, 2016, 41(11):1935-1949. |
[30] |
ANDERSEN T. Correction of common lead in U-Pb analyses that do not report 204Pb[J]. Chemical Geology, 2002, 192(1/2):59-79.
DOI URL |
[31] |
BLANK L P, KAMO S L, WILLIAMS I S, et al. The application of SHRIMP to Phanerozoic geochronology: a critical appraisal of four zircon standards[J]. Chemical Geology, 2003, 200(1/2):171-188.
DOI URL |
[32] | LUDWIG K R. User’s manual for Isoplot 3.00: a geochronological toolkit for microsoft excel[M]. Berkeley: Berkeley Geochronology Center, 2003. |
[33] | 闫义, 林舸, 李自安. 利用锆石形态、成分组成及年龄分析进行沉积物源区示踪的综合研究[J]. 大地构造与成矿学, 2003, 27(2):184-190. |
[34] | 吴元保, 郑永飞. 锆石成因矿物学研究及其对U-Pb年龄解释的制约[J]. 科学通报, 2004, 49(16):1589-1604. |
[35] |
BELOUSOVA W G, O’REILLY S Y, FISHER N. Igneous Zircon: trace element composition as an indicator of source rock type[J]. Contributions to Mineralogy and Petrology, 2002, 143(5):602-622.
DOI URL |
[36] |
CAWOOD P A, NEMCHIN A A. Paleogeographic development of the East Laurentian Margin: constraints from U-Pb dating of detrital zircons in the Newfound-land Appalachians[J]. Geological Society of America Bulletin, 2001, 113(9):1234-1246.
DOI URL |
[37] | 陈斌, 刘超群, 田伟. 太行山中生代岩浆作用过程中的壳幔岩浆混合作用: 岩石学和地球化学证据[J]. 地学前缘, 2006, 13(2):140-147. |
[38] | 汤艳杰, 张宏福, 英基丰, 等. 太行山地区中、新生代玄武质岩浆的源区特征与时空演化[J]. 岩石学报, 2006, 22(6):1657-1664. |
[39] | BISHOP P. Drainage rearrangement by river capture, beheading and diversion[J]. Progress in Physical Geography, 1995, 19(4):449-473. |
[40] |
MATHER A E. Adjustment of a drainage network to capture induced base-level change: an example from the Sorbas Basin, SE Spain[J]. Geomorphology, 2000, 34(3):271-289.
DOI URL |
[41] | 吴忱, 张秀清, 马永红. 太行山燕山主要隆起于第四纪[J]. 华北地震科学, 1999, 17(3):1-7. |
[42] | 曾洪流, 朱筱敏, 朱如凯, 等. 陆相坳陷型盆地地震沉积学研究规范[J]. 石油勘探与开发, 2012, 39(3):275-284. |
[1] | 刘持恒, 李子颖, 贺锋, 张字龙, 李振成, 凌明星, 刘瑞萍. 鄂尔多斯盆地西北部下白垩统物源定量分析研究[J]. 地学前缘, 2024, 31(3): 80-99. |
[2] | 洪东铭, 简星, 黄鑫, 张巍, 马金戈. 石榴石微量元素地球化学及其在沉积物源分析中的应用[J]. 地学前缘, 2020, 27(3): 191-201. |
[3] | 李永胜, 甄世民, 于晓飞, 公凡影, 杜泽忠. 湖南水口山铅锌多金属矿田成矿岩体花岗闪长岩锆石U-Pb年龄、Hf同位素及地质意义[J]. 地学前缘, 2020, 27(2): 332-352. |
[4] | 张帅,刘家军,袁峰,刘刚,王功文,张宏远,张红雨. 陕西商丹陈家庄铀矿区花岗岩体和伟晶岩脉的U-Pb年龄、地球化学特征与铀成矿作用[J]. 地学前缘, 2019, 26(5): 270-289. |
[5] | 王勇生,田自强,胡召齐,白桥. 合肥盆地圆筒山组物源分析及其地质意义:来自碎屑锆石的证据[J]. 地学前缘, 2019, 26(2): 179-193. |
[6] | 魏启荣,赵闪,王健,张敏,许欢,欧波,徐长君,金磊. 西藏南木林县秦马弄地区二长花岗岩体岩石成因[J]. 地学前缘, 2018, 25(6): 136-151. |
[7] | 雷开宇,刘池洋,张龙,李被. 鄂尔多斯盆地南部中侏罗统直罗组沉积物源:来自古流向与碎屑锆石U-Pb年代学的证据[J]. 地学前缘, 2017, 24(6): 254-276. |
[8] | 李鹏,刘善宝,李建康,施光海. 马达加斯加Bemavo铬铁矿区基性岩中锆石的U-Pb年龄、Hf同位素特征及其地质意义[J]. 地学前缘, 2017, 24(5): 182-191. |
[9] | 王浩洋,赵正,陈伟,周辉,陈振宇,侯可军,李超. 江西梅树坪钨钼矿床地质、成岩成矿时代与找矿方向[J]. 地学前缘, 2017, 24(5): 109-119. |
[10] | 常健,邱楠生. 磷灰石低温热年代学技术及在塔里木盆地演化研究中的应用[J]. 地学前缘, 2017, 24(3): 79-93. |
[11] | 范翔, 刘桂建, 孙若愚, 孙梅. 淮南二叠纪含煤地层泥质岩地球化学特征及其地质意义[J]. 地学前缘, 2015, 22(4): 299-311. |
[12] | 王小龙, 曾键年, 马昌前, 李小芬, 吴亚飞, 陆顺富. 宁镇地区燕山期侵入岩锆石U-Pb定年:长江中下游新一期成岩成矿作用的年代学证据[J]. 地学前缘, 2014, 21(6): 289-301. |
[13] | 朱玉娣,叶锡芳,张德会,王科强,王晨昇,印贤波. 浙西开化桐村斑岩型Mo(Cu)矿床含矿斑岩岩石化学、SHRIMP锆石U-Pb年代学及Sr-Nd同位素研究[J]. 地学前缘, 2014, 21(4): 221-234. |
[14] | 杨亚楠, 李秋立, 刘宇, 唐国强, 凌潇潇, 李献华*. 离子探针锆石U-Pb定年[J]. 地学前缘, 2014, 21(2): 81-92. |
[15] | 刘春花, 吴才来*, 郜源红, 雷敏, 秦海鹏, 李名则. 南秦岭麻池河乡和沙河湾花岗岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学及Lu-Hf同位素组成[J]. 地学前缘, 2013, 20(5): 36-56. |
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