自然资源科普与文化, 2023, 0(4): 68-73 doi:

自然万象

阅览岩石之书 探索地球奥秘——神奇的古三角洲

文/王东, 王忠伟, 戴婕

第一作者单位/中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心)自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室

责任编辑: 张佳楠

基金资助: 中国地质调查局“羌塘盆地油气资源调查评价与战略选区”项目(DD20230266)
“四川盆地及周缘页岩气调查评价”项目联合资助(DD20221661)

作者简介 About authors

王东,高级工程师,长期从事西藏地区羌塘盆地油气地质调查、科研科普工作。

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文/王东, 王忠伟, 戴婕. 阅览岩石之书 探索地球奥秘——神奇的古三角洲. 自然资源科普与文化, 2023, 0(4): 68-73 doi:


120多年前,由奥地利地质学家爱德华·修斯借用古希腊神话河海之神妻子的名字命名的“特提斯海”,是一个横亘在欧洲-亚洲(劳亚大陆)与非洲-阿拉伯-印度(冈瓦纳大陆)之间的古海洋。现今的地中海,就是特提斯海消失以后残留的“冰山一角”。而“羌塘盆地”则是这个消失的古海洋曾经的一部分,它位于古特提斯海东部,是最早从解体后的冈瓦纳大陆脱离出来的地块,并向北启航漂移至现今的位置。

曾经的羌塘盆地,也就是现今羌塘高原的大部分地区,位于西藏自治区北部和青海省南部,北接昆仑山脉,南抵冈底斯—念青唐古拉山脉,面积约18.5万平方千米。羌塘,藏语意为“北方高地”,这里平均海拔5 000米左右。恶劣的自然条件,造就了它独特的高原风光;稀疏的牧草、贫瘠的荒漠,哺育了高原特有的珍稀野生动物群落;星罗棋布的湛蓝湖泊,洁白如玉的皑皑冰川,装点着这片神奇的大地;埋藏于地底深处的自然资源与地球科学奥秘,吸引了无数地质人在这里抛洒汗水、奉献青春。长久以来,这里都是自然科学工作者、旅游者、摄影爱好者、探险者们心驰神往的地方。

> 自然经册 信连勇/摄


藏在岩石中的密码

羌塘高原北部是真正意义上的“无人区”,也是高原野生动物的天堂,光秃的山峦和随风摇曳的野草在寒风中显得格外荒凉。然而,这“贫瘠之地”却蕴藏着大量诸如干沥青的油气显示和多处被高原隆升时破坏的古油藏。种种证据表明,高原深处地下可能隐藏着一些不为人知的秘密。

深入调查发现,在羌塘盆地中部沃若山地区的三叠系岩石中,有一些非常特殊的“记号”,在自然风化作用之下,这些“记号”清晰可见(见第70页)。有的像原始人类刻画的象形符号,犹如记录着过去的点滴生活;有的像海边波浪,仿佛能感受到微咸的海风;有的像蚯蚓的印记,往来痕迹错综复杂;还有的像一本厚厚的宝典书籍,一页一页等待着时间翻阅……或许在一般人眼中,这些“记号”平淡无奇,实际上,这些都是地球演化的秘密,大海把他们藏于岩石之中,“记号”就是打开远古秘密的钥匙,交给后人破解。

破译密码

地质学家是破译岩石密码的专家,在他们的“密码本”里,藏在岩石中的那些“记号”叫作沉积构造,这是认识地质演化、破解藏在岩石中的秘密的重要线索。所谓沉积构造,是指水体中的沉积物在沉积时或沉积之后,由于物理作用、化学作用及生物作用而形成的各种构造,是由沉积物经历不同沉积过程形成的,广泛分布于岩石的层面和层内。调查发现,沃若山地区岩石中典型的沉积构造有平行层理、交错层理、波状层理、波痕构造及虫孔与虫迹等,它们能在一定程度上解密原始的古环境。

层理构造。在沉积岩中,层理构造最为常见,包括交错层理、沙纹层理、脉状层理等十余种细分类型,都是水中的沉积物成层沉积时所形成的构造。沃若山地区岩石的平行层理和交错层理等主要出现在较为细粒的粉砂岩和细砂岩之中,反映出沉积时水体比较动荡。

波痕构造。和现今海边沙滩上的波痕一样,波痕构造是沉积物受到水体的流动作用而形成的一种沉积岩石层面上的沉积构造,可以反映出沉积水体深度和方向等特征。沃若山地区岩石上的波痕构造同样发育在粉砂岩和细砂岩之中,古流向分析反映出沉积物主要来自南方。

虫孔与虫迹。虫孔与虫迹是一种生物遗迹构造,不同的生物遗迹能反映出不同的古生物生活环境。沃若山地区的虫孔与虫迹发育在红色粉砂岩之中,反映出当时的水体较浅,且较为动荡。

> 岩石中的“自然密码” 王忠伟/摄


揭开神秘面纱

除了这些岩石表面的“记号”,岩石中还记录了海水沉积时不同类型的沉积物、多种组合序列、远古生物化石、海水化学元素等其他大量地质信息,地质学家通过不同的手段破译解密,最终揭开了羌塘高原远古时期的神秘面纱。

通过分析沃若山地区岩石组合特征和沉积相划分,在地层中自下而上依次识别出三角洲前缘、三角洲平原两种沉积亚相,以及水下分流间湾、水下分流水道、分流间湾、分支河道和天然堤5种沉积微相。在晚三叠世时期,该地区经历了从水体较深的三角洲前缘环境逐渐向水体较浅的三角洲平原环境转变的过程,甚至在末期还经历了陆地火山喷发,形成了陆相火山爆发—火山溢流及冲洪积环境。从构造沉积物源分析来看,该时期的沉积物源主要来自于盆地中部羌塘中央隆起带的中东部地区,河流的主要方向为自南东向北西方向流淌;结合记录在岩石中矿物特征和微量元素信息,晚三叠世时期该地区为温暖潮湿的气候条件,且具有逐渐弱干旱化的趋势,表现为岩石中具有中等的化学风化指标值,这可能是受到古特提斯洋在板块构造作用下逐渐关闭的影响。

由此可见,沃若山地区在晚三叠纪时期是一个气候温暖潮湿的三角洲沉积古环境,就像如今的恒河三角洲、尼罗河三角洲等地区一样。它既有辽阔的“三角洲平原”,出露于海面之上与陆地相连,上游的洪水可能随时改变如蛇曲般的河道;也有与海水紧密相连的“三角洲前缘”,阳光照耀着水下的泥沙若隐若现,时刻遭受着海浪的冲击和侵袭;临近地区还有深埋于湛蓝海水之下,不见天日的“前三角洲”,那里的海水变得相对平静,夹杂在黏土泥沙中的有机质正在为数百万年后的油气生成做着准备。

> 万古波涛痕(图片源于网络)


神奇的远古三角洲

大约2亿年前的晚三叠世时期,羌塘盆地沃若山地区别有洞天。在经历了二叠纪末期地质历史上规模最大的生物大灭绝事件以后,三叠纪迎来了一波短暂的生命复苏,这些远古时期富饶的三角洲地区也形成了生命系统的伊甸乐园。彼时的沃若山地区河流纵横、植被茂盛,既有一望无际的湿地、沼泽,也有平坦广阔的灌丛密林,因此在三叠纪地层中可以见到大量的植物碎片化石、遗迹、硅化木,等等。

> 危乎高哉 信连勇/摄


> 三角洲环境沉积模式简图 王忠伟 王 东/绘


潮起潮落之间,丰富的湿地沼泽环境为微生物和食物链底端生物提供大量的营养物质,三角洲平原的茂密丛林吸引着巨大的蜥脚类恐龙前来觅食,食肉的兽脚类恐龙时常在平原上追逐猎物,这些恐龙化石广泛分布于晚三叠世地层中;在邻近的海洋中,大量的浮游生物以三角洲带来的富有机质为生,浩瀚无垠的海洋中还生活着鱼龙等海生爬行动物,而它们是食物链顶端的猎食者。

每一次海浪的拍打,每一只动物的死亡,每一次火山的喷发,甚至每一次地球的转动,都会有一次岩石密码的记录。当我们敲开一块块不同的岩石,呈现眼前的将会是一幅幅不同的远古风景画。在这个始于沧海、经历桑田、形于海枯、成于石烂的奇妙秘境,你心中的远古世界又会在哪一块岩石里面呢?

通常,把三角洲按照成因划分为河控三角洲、浪控三角洲和潮控三角洲三种类型,按照形态不同可以划分为鸟足状、朵状、鸟嘴状、扇状、弓形状和河口湾状,等等。地球上的三角洲类型丰富多样,成因各异。著名的尼罗河三角洲就是典型的浪控朵状三角洲,恒河三角洲是现今地球上最大的潮控河口湾状三角洲,还有北美密西西比河入海口的河控鸟足状三角洲,巴西圣弗兰西斯科河入海口的浪控鸟嘴状三角洲,我国黄河入海口的河控朵状三角洲。

三角洲通常是河流流向大海或者湖泊而形成的一种特殊的地质环境,由于其独特成因,三角洲地区通常有着丰富的自然资源,不仅有适合耕种的肥沃土壤,也有适合栖息的沿海湿地,等等。不仅如此,三角洲更是煤、石油和天然气形成和聚集的有利地区,世界上许多著名的油气田都分布在三角洲地区,如尼日尔油气田、墨西哥湾油气田,等等。

参考文献

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