福克兰群岛及其领海位于南美洲东南约300公里处。这些岛屿被四个中生代陆外沉积盆地所环绕,它们通过不同的变形机制发育。这些盆地包括北福克兰盆地(NFB)、福克兰高原盆地、南福克兰盆地和马德林斯盆地(图1)。福克兰高原与南非、南美洲和东南极洲之间的运动长期以来一直是争论和不确定性的焦点(Adie, 1952, Lohr和Underhill, 2015, Ramos等, 2017, Stanca等, 2019, Eagles和Eisermann, 2020, Stanca等, 2022和2023)。时至今日,该区域的构造历史,特别是福克兰群岛陆外盆地的构造历史,仍不确定。已有几项研究提出了往往相互矛盾的模型,关于北盆同裂谷填充物的构造历史和多期发育(Bransden等, 1999, Richards和Hillier, 2000a, Lohr和Underhill, 2015, Jones等, 2019)。这些先前的解释基于地震数据和有限的年龄信息,通常认为北盆记录了两期具有不同走向的伸展断层活动:与晚侏罗世裂谷相关的西北-东南走向,在南福克兰北盆(SNFB)占主导地位;以及与早白垩世裂谷相关的南北走向,在中央福克兰北盆(CNFB)占主导地位(Lohr和Underhill, 2015)。
在冈瓦纳解体之前,福克兰群岛位于南非南部或东南部(图2),其位置最近已被Stanca等(2019)修订。然而,福克兰群岛在南方冈瓦纳解体前的位置及其演化仍是一个有争议的问题。为了确定福克兰群岛的古位置和取向,提出了不同的模型。这些模型是旋转模型和刚性模型。旋转模型(本研究采用;Adie, 1952, Mitchell等, 1986, Marshall, 1994, Mussett和Taylor, 1994, Curtis和Hyam, 1998, Stone等, 2009, Stanca等, 2019, Stanca等, 2022, Stanca等, 2023, Malone等, 2023)提出这些岛屿是独立微陆块的一部分,最初位于南非以东的旋转位置。刚性模型(Richards等, 1996b, Lawrence等, 1999, Ramos, 2008, Ramos等, 2017, Lovecchio等, 2019, Eagles和Eisermann, 2020)认为福克兰高原最初位于南非以东,不是在旋转位置,而是固定在南美板块上,因此在冈瓦纳解体期间没有发生旋转。
形成北盆的最早裂谷阶段被初步认为是与发育奥特尼夸盆地的相同裂谷阶段相关,该盆地位于南非南海岸(图2)。然而,由于缺乏地质年代学年龄约束,这种联系仍了解不足。
虽然白垩世(早阿普第世至马斯特里赫特世)裂后石油系统已经历了一系列烃类勘探活动(Richards和Hillier, 2000a, Richards和Hillier, 2000b; Farrimond等, 2015; Holmes等, 2015; Dodd等, 2019, Dodd等, 2020),但只有八口井钻遇同裂谷地层(表1; 图3)。其中五口井钻遇早期同裂谷地层(表1; 图3),但本研究之前尚未对这一层位进行过年龄测定。先前的研究和井数据显示,早期和晚期同裂谷沉积主要发生在大陆湖相环境中(Richards和Hillier, 2000a; Lohr和Underhill, 2015; Dodd等, 2019)。然而,与北盆上覆裂后地层相比,其沉积学和沉积历史了解不足(Bunt, 2015, Holmes等, 2015, Dodd等, 2019, Dodd等, 2020, Plenderleith等, 2022)。14/24-1井获得了18.7米穿过同裂谷层位的岩心。
本文介绍了北盆同裂谷的详细分析结果(图1)。利用现有的2D和3D地震数据,绘制了关键同裂谷地层(早期同裂谷顶、晚期同裂谷顶和基底顶),以约束北盆内早期同裂谷和晚期同裂谷层位的分布和地层关系。对14/24-1岩心进行的详细沉积记录和对薄片进行的微相描述,检查了存在的相和相组合范围。重要的是,本研究展示了新的地质年代学分析结果,包括对14/24-1早期同裂谷岩心样本进行的LA-ICP-MS年龄测定。这些分析结果共同支持了对北盆同裂谷年龄和沉积环境的修订理解。
本研究回答了以下问题:
- (i)
北盆同裂谷地层的年龄是多少,以及14/24-1井新年龄测定对北盆和更广泛福克兰高原区域地质理解的影响是什么;
- (ii)
14/24-1岩心中可以识别出哪些岩石类型;
- (iii)
同裂谷沉积期间盆中存在哪些沉积过程和沉积环境;以及
- (iv)
新的同裂谷年龄测定和沉积历史对北盆烃类前景有何影响?