老紅砂岩
老紅砂岩（Old Red Sandstone）主要指分佈於歐洲西北部的泥盆紀陸相沉積物。在陸地上，蘇格蘭東北部沿海區域，奧克尼群島（Orkney Island），泄蘭群島（Shetland Island），米德蘭山谷（Midland Valley），英格蘭西南部，愛爾蘭以及斯堪的納維亞半島西岸均有分佈[1]；在北海區域，老紅砂岩主要分佈於北海中部和北部，而北海南部迄今為止沒有關於鑽遇該地層的報告。
地質簡史
古巨神海（Iapetus Ocean）於早-中志留世關閉，使得原本分離的勞倫大陸、波羅地大陸和阿瓦隆尼亞大陸合併為歐美大陸（Euramerica），亦有學者將其稱為老紅砂岩大陸（Old Red Sandstone Continent）。目前已知古巨神海縫合線只存在於今天曼島Niarbyl附近的斷層，數塊大陸的合併也使得本來分離的英格蘭和蘇格蘭合併在一起。英格蘭，蘇格蘭和北海區域處於歐美大陸的中心位置，在晚志留世-早泥盆世位於南緯30°區域。隨着歐美大陸的不斷向北移動，在泥盆紀結束時，不列顛群島和北海區域大致處於南緯10°位置[2]。
地層劃分
老紅砂岩可以大致按沉積相劃分為下老紅砂岩，中老紅砂岩和上老紅砂岩三個組，並可以基本與下泥盆紀，中泥盆紀和上泥盆紀地層對應，有學者認為下老紅砂岩的底部可以追溯到晚志留世，而上老紅砂岩的頂部則可以延伸至早石炭世[3]。
岩石學和沉積環境
對野外露頭和鑽井岩心的研究證實，老紅砂岩的岩性以砂岩為主，包含礫岩，粉砂岩和泥岩。其偏紅的顏色主要為含有鐵的氧化物所致，但並非所有老紅砂岩均顯示紅色，某些富含碳酸鹽岩組分的老紅砂岩可以顯示灰色或者灰綠色。
老紅砂岩是一套典型的陸相沉積物，其主要沉積環境為乾旱-半乾旱環境下的沖積扇，辮狀河，湖相沉積物和風成沉積物。按地層劃分，沉積環境可簡要陳述如下：
- 下老紅砂岩（早泥盆世）：該時期主要沉積環境為局限於山間盆地的沖積扇，規模小（主要分佈於蘇格蘭米德蘭山谷，蘇格蘭東北部沿海地區），分佈零散。由於距離物源區較近，礫石級顆粒含量較高。沉積物搬運方向大致為由西向東[4]。
- 中老紅砂岩（中泥盆世）：由於斷層的拉伸活動，使得局限於山間盆地的沖積扇此時得以流向更遠的範圍並合併在一起，最終形成了一個巨大的奧爾卡迪安（Orcadian）湖。該湖幾乎存在於整個中泥盆世並覆蓋了整個蘇格蘭地區，北海中北部和北部，這從蘇格蘭東北部沿海的湖相薄層細砂岩（flagstone）可以得到證實[5]。值得注意的是，北海中部Auk油田和Alma油田的地震資料均證實該處的中泥盆世為海相灰岩，表明中泥盆世由南向北的海侵事件在最北端已經影響到了北海中部地區[6]。
- 上老紅砂岩（晚泥盆世）：拉伸活動最終使湖泊消失，整個不列顛島和北海地區在晚泥盆世被一個巨大的河流系統所覆蓋。該河流系統從北海中南部一直延伸到泄蘭群島。河流方向依然為由西向東，沉積物來自數個物源區，以南部高地（Southern Uplands），嘉林邊山脈（Grampian Mountains）和西北高地（Northwest Highlands）為主。除此之外，風成沙沉積也在米德蘭山谷，奧克尼群島和北海中部的Alma油田所發現，一般認為風成沙的搬運方向為從東向西[7]。
石油勘探潛力
長久以來，泥盆紀地層被認為幾乎沒有成為良好石油儲層的可能，其主要原因是大部分鑽遇的泥盆紀地層由於強烈的膠結作用而十分緻密，導致原生孔隙的大量喪失，其中主要膠結物為碳酸鹽岩和石英次生加大。但從1975年開始北海石油勘探至今，在英屬和挪屬北海海域共有6個油田（英屬北海：Alma, Auk, Buchan, Stirling, West Brae；挪屬北海：Embla）包含孔隙度和滲透率均較好的泥盆紀砂岩，並有良好的石油產出，其有機物來源為上覆侏羅紀啟慕禮富有機質粘土岩（Kimmeridge Clay）[8][9][10][11][12]。最近關於Alma油田上泥盆紀砂岩的研究表明，具有良好儲層性質的泥盆紀砂岩為主要為成分成熟度和結構成熟度均較高的辮狀河河道砂岩和風成砂岩，該類砂岩孔隙度最高可達28%，滲透率可達數達西，因此有學者提出北海盆地泥盆紀地層的石油勘探潛力被低估[13]。
參考資料
- ^ Glennie, edited by K.W. Petroleum geology of the North Sea basic concepts and recent advances 4th ed. Oxford: Blackwell Science. 1998. ISBN 9781444313413.
- ^ Heckel, B. J. Witzke, P. H. Paleoclimatic Indicators and Inferred Devonian Paleolatitudes of Euramerica. 1988 [2017-09-16]. （原始內容存檔於2019-06-17） （美國英語）.
- ^ Trewin, ed. by N. H. The geology of Scotland 4. ed. London: Geological Society. 2002. ISBN 978-1862391260.
- ^ Richardson, John B.; Ford, Jancis H.; Parker, Frances. Miospores, correlation and age of some Scottish Lower Old Red Sandstone sediments from the Strathmore region (Fife and Angus). Journal of Micropalaeontology. 1984-09-01, 3 (2): 109–124. ISSN 0262-821X. doi:10.1144/jm.3.2.109 （英語）.
- ^ Astin, T. R. The Devonian lacustrine sediments of Orkney, Scotland; implications for climate cyclicity, basin structure and maturation history. Journal of the Geological Society. 1990-02-01, 147 (1): 141–151. ISSN 0016-7649. doi:10.1144/gsjgs.147.1.0141 （英語）.
- ^ Marshall, J. E. A.; Rogers, D. A.; Whiteley, M. J. Devonian marine incursions into the Orcadian Basin, Scotland. Journal of the Geological Society. 1996-06-01, 153 (3): 451–466 [2017-09-15]. ISSN 0016-7649. doi:10.1144/gsjgs.153.3.0451. （原始內容存檔於2019-06-30） （英語）.
- ^ Hall, I. H. S.; Chisholm, J. I. Aeolian sediments in the late Devonian of the Scottish Midland Valley. Scottish Journal of Geology. 1987-09-01, 23 (2): 203–208 [2017-09-15]. ISSN 0036-9276. doi:10.1144/sjg23020203. （原始內容存檔於2019-06-29） （英語）.
- ^ Knight, I. A.; Allen, L. R.; Coipel, J.; Jacobs, L.; Scanlan, M. J. The Embla Field. Geological Society, London, Petroleum Geology Conference series. 1993-01-01, 4 (1): 1433–1444 [2017-09-15]. ISSN 2047-9921. doi:10.1144/0041433. （原始內容存檔於2019-07-06） （英語）.
- ^ Gambaro, M.; Currie, M. The Balmoral, Glamis and Stirling Fields, Block 16/21, UK Central North Sea. Geological Society, London, Memoirs. 2003-01-01, 20 (1): 395–413 [2017-09-15]. ISSN 0435-4052. doi:10.1144/GSL.MEM.2003.020.01.33. （原始內容存檔於2019-06-29） （英語）.
- ^ Edwards, C. W. The Buchan Field, Blocks 20/5a and 21/1a, UK North Sea. Geological Society, London, Memoirs. 1991-01-01, 14 (1): 253–259 [2017-09-15]. ISSN 0435-4052. doi:10.1144/GSL.MEM.1991.014.01.31. （原始內容存檔於2019-06-16） （英語）.
- ^ Gluyas, J. G.; Mair, B.; Schofield, P.; Arkley, P.; McRAE, D. Ardmore Field: rebirth of the first offshore oil field, UKCS. Geological Society, London, Petroleum Geology Conference series. 2005-01-01, 6 (1): 367–388 [2017-09-15]. ISSN 2047-9921. doi:10.1144/0060367. （原始內容存檔於2019-06-30） （英語）.
- ^ Trewin, Nigel H.; Fryberger, Steven G.; Kreutz, Helge. The Auk Field, Block 30/16, UK North Sea. Geological Society, London, Memoirs. 2003-01-01, 20 (1): 485–496 [2017-09-15]. ISSN 0435-4052. doi:10.1144/GSL.MEM.2003.020.01.39. （原始內容存檔於2019-06-18） （英語）.
- ^ Tang, Longxun; Jones, Stuart; Gluyas, Jon. Facies Architecture of the Fluvial-Aeolian Buchan Formation (Upper Devonian) and Its Implications on Field Exploration: A Case Study from Ardmore Field, Central North Sea, UK. International Journal of Geosciences. 2017-07-14, 08 (07): 902 [2017-09-15]. doi:10.4236/ijg.2017.87052. （原始內容存檔於2017-09-16） （英語）.