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对于济源盆地中生代地层,前人利用多种方法和现代测试技术进行了构造、沉积和油气远景分析,但没有以中侏罗统马凹组为目标地层的沉积环境的详细研究,关于侏罗系地球化学特征和物源的系统研究也未见报道,侏罗纪济源盆地与外围造山带的盆山耦合关系未明确。本文综合运用沉积学、地球化学、地层学等方法对济源盆地侏罗系进行了沉积环境和物源研究,取得了以下认识: (1)马凹组下段发育80m厚的岩屑石英砂岩,该段砂岩自下而上所取样品平均粒径总体由大变小,分选由中等逐渐变好,概率累积曲线由“低斜四段”式渐变为“高斜一跳一悬两段”式;该套砂岩沉积时期水流不稳,有多期洪流出现;其C-M图主要发育牵引流中PQ、QR、RS段,符合经典河流相沉积模式。马凹组下段发育曲流河相,上段主要发育湖泊相:其中河流相识别出河床、堤岸和河漫3种亚相,湖泊相主要发育湖泊三角洲、滨湖和浅湖3种亚相; (2)济源盆地侏罗系泥质岩样品的δEu均值0.64,中度负异常,δCe均值0.90,轻微亏损,LREE/HREE、(La/Yb)N均值分别为9.1和9.5,轻重稀土分异明显。指示沉积环境的地球化学指标反映出,济源盆地侏罗系总体处于弱氧化-还原环境,且还原性自下而上依次减弱,水体逐渐变浅;鞍腰组和杨树庄组时期,济源盆地处于鄂尔多斯大型盆地开放体系中,气候逐渐干旱并未影响水体盐度,总体为淡水沉积;马凹组沉积时期,太行山的隆升使济源盆地完全封闭,气候干旱造成水体盐度增大,总体为半咸水沉积,存在短暂的气候湿润期,水体盐度对应减小; (3)济源盆地侏罗系沉积物源自下而上有长英质物质逐步减少、基性火成物质逐步增加的趋势,说明济源盆地在侏罗纪受到太行山复背斜隆升和剥蚀的控制,其早期大量物源来自复背斜上被剥蚀的复旋回长英质盖层,到晚期,随着复背斜的隆升和剥蚀的加强,其核部古元古-太古界基性物质成为盆地重要的沉积物源之一。与此同时,秦岭造山带也向济源盆地侏罗系贡献了大量物源。因此,济源盆地的侏罗系揭示了太行山复背斜逐步隆升-剥蚀的过程,成为我们理解华北克拉通破坏的一个重要窗口。 本文综合利用各种方法恢复了济源盆地侏罗纪沉积环境,深入揭示了侏罗纪济源盆地与周边造山带的盆山耦合关系,对制约华北克拉通破坏的演化过程也具有重要意义。