走滑断裂控制陆相湖盆的沉积学与层序地层学:来自青藏高原东北部柴达木盆地西南部的启示

【字体: 时间:2025年06月19日 来源:Sedimentary Geology 2.7

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  为揭示青藏高原东北部新生代构造-气候演化过程,北京大学团队通过无人机三维建模、地震剖面解析及T-R层序地层学方法,首次在柴达木盆地西南部识别出3个二级层序(SS1-SS3)及其对应的欠充填-平衡充填-过充填湖盆演化过程,提出阿尔金断裂走滑活动始于渐新世前,微生物岩可作为最大退积面标志,并发现中新世风成沉积指示干旱化加剧。该研究为高原隆升机制及油气勘探提供了关键证据。

  

青藏高原的隆升过程一直是地球科学领域的核心命题。作为高原东北缘的柴达木盆地,其新生代沉积记录如同大地史书,保存着构造与气候协同演化的密码。然而,关于控制盆地演化的阿尔金断裂初始活动时间(65-60 Ma vs 始新世后)、盆地西南部层序地层框架缺失、以及湖相碳酸盐岩的古气候指示意义等关键问题,学界仍存在激烈争论。

北京大学的研究团队选择柴达木盆地西南部作为天然实验室,通过多学科交叉方法破解这些谜题。他们运用无人机三维建模技术(UAV photogrammetry)对露头进行厘米级精度的数字重建,结合地震剖面识别不整合面,采用海侵-退积层序(T-R sequence)分析方法,首次建立了Eocene-Miocene地层的二级层序格架。研究发现:

技术方法亮点

  1. 无人机三维建模实现露头尺度地层产状、厚度的高分辨率解析
  2. 地震剖面识别关键不整合面(SSB1、SSB2)
  3. 显微观测与沉积相分析划分15种岩相类型
  4. 微生物岩作为古气候替代指标

分层研究成果
1. 二级层序边界识别
在XCG剖面发现两处角度不整合:下干柴沟组(Lower GCG)与上干柴沟组(Upper GCG)之间的SSB1,以及上干柴沟组与上油砂山组(Upper YSS)之间的SSB2。地震剖面显示这些界面具有区域延伸性,对应湖平面剧烈波动事件。

2. 三级层序与湖盆演化

  • SS1(下干柴沟组):欠充填湖盆,发育微生物灰岩和膏盐层,反映高盐度环境
  • SS2(上干柴沟组):平衡充填湖盆,出现三角洲-深湖相旋回
  • SS3(上油砂山组):过充填湖盆,以粗碎屑冲积体系为主

3. 构造-气候耦合控制
SS1-SS2受阿尔金断裂走滑(Oligocene前启动)、古气候波动及副特提斯海进退共同影响;SS3则主要响应阿尔金断裂强烈走滑(约20 Ma)。微生物岩形成于退积体系域(RST)高湖平面期,其碳氧同位素揭示渐新世气候向湿润转型。

4. 油气勘探新发现
首次报道的中新世风成砂岩(孔隙度>15%)不仅是干旱化标志,更可能成为新型岩性油气藏。

科学意义
该研究为阿尔金断裂走滑启动时间(早于Oligocene)提供了沉积学约束,建立的层序模型填补了SW柴达木盆地地层框架空白。微生物岩作为古气候"温度计"和最大退积面标志的创新应用,为陆相层序地层学提供了新思路。风成储层的发现则拓展了高原油气勘探的靶区范围。论文发表于《Sedimentary Geology》,标志着我国在构造沉积学领域取得重要突破。

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