鄂尔多斯盆地西南部中奥陶统马家沟组灰岩内部发育多条辉绿岩脉。辉绿岩富集高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti、Zr、Hf等,具有板内拉斑玄武岩的地球化学特征,其地球化学数据显示原始岩浆经历过比较强烈的结晶分异演化。对辉绿岩的锆石进行U-Pb LA-ICP-MS测年获得的206Pb/238U年龄为750~195 Ma。根据峰值年龄并结合区域地质资料,本文把辉绿岩的形成年龄确定为224 Ma(晚三叠世)。辉绿岩反映鄂尔多斯盆地西南部在晚三叠世处于类似大陆裂谷的伸展构造环境,晚三叠世西邻陇山地区发生的强烈碰撞后伸展作用也可能有助于进一步强化鄂尔多斯盆地西南部的伸展构造环境。当时该地区岩石圈的稳定性相对较弱,为该地区后续的早侏罗世和早白垩世岩浆活动提供了物质基础。晚三叠世及后期的岩浆活动提高了鄂尔多斯盆地西南部的地温梯度并加快了该地区烃源岩的热演化进程,可能对该地区的油气成藏条件造成潜在影响。
针对古生代中国中西部华北、华南和塔里木三大陆块在全球洋-陆格局中的古地理位置还存在的争议问题,本论文以国际最新的古地理位置重建研究方法和思路,在对中国三大陆块盆地(鄂尔多斯、四川和塔里木盆地)古生界钻井岩心的古地磁实测研究、全球古生代古地磁数据收集与有效性筛选处理、全球主要地质事件约束等多参数融合分析的基础上,采用最新的 GPlates 板块重建方法,对中国华北、华南和塔里木三大陆块在全球洋-陆格局中的古地理位置进行了重建和定位。研究结果表明:古生代三大陆块主要在全球 ±30° 之间的南北中低纬度之间迁移;三大陆块在古生代至少发生了 3 次不同的顺时针旋转和方位角转换;三大陆块运移速率至少经历了 3 次以上不同高、低速度间的转换与变化过程;响应于古生代全球洋-陆形成与演化,中国三大陆块古构造格局总体上经历了洋盆扩张下的“多岛洋”离散、俯冲碰撞下的离散-汇聚并存、俯冲消减下的差异汇聚隆升、新旧洋盆转换下的差异汇聚-离散、拼合与地幔柱控制下的差异汇聚-离散内部拉张的差异性演变过程。古生代中国三大陆块在全球洋-陆格局中的位置与差异性演变,奠定了中国三大陆块古生代不同性质盆地的形成与演化、不同层系油气烃源、储集原始物质差异性发育的基础。
陆弧和弧前盆地是俯冲体系中具有密切联系的构造单元。中生代以来,华南受多期板块俯冲的控制,发育大规模岩浆岩带及海域广泛分布的弧前盆地。但陆域弧岩浆岩较少,海域又缺乏足够钻井,各时期陆弧的位置存在较大争议,同时,南海北部至东海一带弧前盆地也缺乏系统认识,因此,亟须新的研究思路深化对华南晚中生代俯冲体系和俯冲过程的认识。本文以前人研究为基础,对海域钻遇中生界的典型钻井进行了详细分析,系统开展了海域盆地区域构造和沉积对比,将弧前盆地发育与岛弧变迁相结合综合分析。结果表明早侏罗世—早白垩世陆弧位于南海北部—东海靠近陆域一侧,经历了早侏罗世局限陆弧、中晚侏罗世沿海陆弧带、早白垩世向海沟方向的迁移。在此过程中,华南海域弧前盆地群于中侏罗世正式形成,早白垩世发育盆缘角度不整合,粗碎屑相带向海沟方向迁移,晚白垩南海北部与东海各自进入新的构造体制,结束弧前盆地的发育。华南沿海海域中生代盆地的发育可为陆弧的展布提供重要约束,弧岩浆岩带的迁移控制了弧前盆地的演化。
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。
由于复杂的构造叠加及严重的覆盖,人们对鄂尔多斯盆地早古生代深部结构的研究仍很薄弱。本文主要通过地震数据处理和解释,结合野外地质调查,发现在寒武纪时期,盆地的南缘发育了一套北东向和近东西向的正断裂系统。作者对这套断裂系统的平面及剖面特征进行了详细的描述和分析,并结合区域地质背景探讨了其成因机制,结果表明该套断裂系统主要是由于先存的元古宙北东向基底断层在寒武纪时期发生了继承性活动而形成,同时在断裂系统的局部区段派生出了东西向展布的小规模新生断层。这套断裂系统的发现可能对鄂尔多斯盆地南缘在寒武纪的演化认识及油气勘探具有一定的启示意义。
