北黄海沉积物中氮的地球化学特征及其早期成岩作用

本文首次报道对北黄海沉积物中氮的形态及其早期成岩作用的研究成果。结果表明 ,北黄海沉积物中占主导地位的是细粒度组分 ,其结构和性质直接影响着沉积物中化学元素的形态、含量与分布 ,使自然粒度沉积物中各形态氮的垂向分布与细粒度组分中各形态氮的分布非常相近。在氮的早期成岩过程中 ,粒度也起着非常重要的作用 ,沉积物的粒度越细 ,沉积物中有机氮的分解速率越小 ,即细粒度沉积物中有机氮的分解矿化速率最小 ,易于富集有机氮。对于不同站位的沉积物来说 ,因其沉积速率的差异 ,致使沉积物中各形态氮的埋藏通量有很大差异 ,沉积速率越大 ,沉积物中各形态氮的埋藏通量越大 ,在沉积速率最大的 C4站位 ,各形态氮的埋藏通量最大。

琼东南盆地与甲烷渗漏有关的早期成岩作用和孔隙水化学组分异常

X-射线衍射和扫描电镜观察表明,采自南海北部琼东南盆地的沉积物样品中有天然气水合物和甲烷渗漏指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐和草莓状framboids黄铁矿,自生矿物组合和显微结构特征与冷泉沉积物类似,属微生物成因。沉积物孔隙水化学组分分析结果显示,随着埋藏深度加深,SO42-,Ca2+,Mg2+和Sr2+浓度明显降低,Mg2+浓度与Ca2+浓度和Sr2+浓度与Ca2+浓度的比值急剧增加,这些地球化学特征与世界上天然气水合物产区的浅表层沉积物孔隙水中离子浓度异常吻合较好,暗示采样站位深部可能有油气或天然气水合物藏。

塔里木盆地塔中上奥陶统碳酸盐台地高频层序控制的早期成岩作用及其对储层分布的影响

上奥陶统良里塔格组碳酸盐岩是塔里木盆地塔中地区重要的油气储层。在碳酸盐岩岩石学、微相和测井曲线分析基础上,将塔中良里塔格组划分为5个四级层序、15个五级层序,建立了高频层序地层格架。显著的选择性溶蚀,悬垂型、新月型等大气水胶结物的发育,溶蚀孔壁较弱的阴极发光特征,粒内与粒间胶结物较低的Fe、Mn含量,亮晶颗粒灰岩的δ13C、δ18O与泥晶灰岩接近等特征表明,塔中地区Ⅰ号断裂带附近准同生期大气水溶蚀作用以及早期海水胶结作用普遍发育。对比分析显示大气淡水透镜体均发育于高频层序向上变浅旋回的顶部,即高频层序格架制约了早期成岩作用的形成分布。现在保存的早期成岩溶蚀孔面孔率可达到4%~5%,因此早期溶蚀孔的发育为晚期溶蚀改造提供了流体活动空间和条件,对碳酸盐岩有效储层的产出具有重要控制。综合分析提出,塔中Ⅰ号断裂坡折带TZ54-TZ826和TZ72-TZ62-TZ24井区等高陡型台缘是同生-准同生溶蚀孔发育的有利储层区。

西沙石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩作用

西沙石岛风成碳酸盐沉积形成于晚更新世,正处于早期成岩阶段。通过薄片、扫描电镜、稳定碳、氧同位素、常量元素和微量元素分析,对石岛风成碳酸盐岩的早期大气淡水成岩作用进行了研究。发现石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩固结主要在大气淡水作用下完成,其中蒸发成岩作用在初始固结中可能起着主要作用;在大气淡水作用影响下,部分碎屑颗粒发生溶蚀和新生变形,新生的微亮晶低镁方解石(5～15μm)镶边胶结在颗粒及孔隙周围,并成为主要的胶结物;而作为大气渗流带和潜流带典型产物的亮晶胶结物则很少占据主导地位。海水成岩作用主要表现为对早期成岩作用的改造,会造成锶、镁含量的增高,但影响范围仅止于浅表层,而且对δ13C和δ18O值的影响微弱。生物化学作用可能参与了古土壤中灰质壳与根管石的形成,但在风成碳酸盐沉积的整体成岩上不具意义。大气淡水成岩作用会造成石岛风成碳酸盐岩δ13C和δ18O值的降低,并使碎屑发生新生变形而导致锶、镁的淋溶。成壤风化作用会导致Al、Fe、Mn、Y、Cr元素在古土壤中明显富集,其中Al、Fe、Mn的富集与成壤风化作用有关,而Y、Cr元素则可能源于长期暴露引起的风尘或火山灰的相对富集。

早期成岩作用研究进展及发展方向

早期成岩作用作为一个重要的研究领域受到广泛关注。概括总结了早期成岩作用的主要特点、地质响应和研究思路,介绍了在元素的迁移转化、硫酸盐还原反应、数学模型及微生物成岩等理论领域和多金属结核及早期成岩成矿、环境沉积学、土壤性质评价与改良等应用领域的主要研究进展。早期成岩作用研究具有广阔的发展前景,未来可能在以下3方面快速取得突破:研究区域将进一步扩大,湖泊、三角洲及土壤中的相应研究将得以加强;多层的稳态或非稳态的一维、二维或三维的早期成岩数学模型将得以建立;其研究方法和理论成果将被广泛应用于环境沉积学及环境监测和治理等领域中。

冲绳海槽北部CSH1孔岩石磁学特征及其早期成岩作用的影响

以2～4cm为间隔，对冲绳海槽北部的CSH1孔岩心（17．36m）进行了岩石磁学研究．根据岩心上部的两个特征火山灰层和浮游有孔虫组合分析建立了钻孔的时间框架，沉积物底部年龄可能为50ka．除了在三个火山灰层和近表层向下的快速降低外，整个钻孔磁学参数的变化甚小，未能反映出50ka来的气候变化．与大多数沉积物不同，该钻孔大多数层位的S值（S=-IRM-0.3T/SIRM，它代表了低矫顽力磁性矿物的含量）小于0.9，指示钻孔沉积物中存在相当比例的高矫顽力磁性矿物．代表性沉积物样品的磁化率-温度（K-T）曲线除了存在580℃磁铁矿的居里温度之外，还显示200-350℃的居里温度，指示样品中存在铁硫化物（胶黄铁矿-磁黄铁矿）．这与加热过程中有刺鼻的臭味、加热后的沉积物变黑对铁硫化物的指示相吻合．自生成因的铁硫化物的存在以及表层磁性参数的快速降低，都明确表明沉积物遭受了早期成岩作用．除了三个火山灰层以外钻孔的其他层位无特征磁学变化，表明沉积物后来受到的改造作用强烈，磁学参数所蕴含的原始气候信号被破坏．在这一系列氧化-还原过程中消耗了沉积物中的有机质和水溶液中的硫酸盐，造成了沉积物中铁、锰元素的重新溶解和沉淀等．

沉积相、层序地层学对碎屑岩早期成岩作用的影响及控制

通过对国内外大量碎屑岩早期成岩作用研究成果的调研,把成岩过程的类型和分布与沉积相及碎屑岩旋回的层序地层格架结合起来,详细探讨了在不同沉积微相及层序地层格架下成岩作用的区别,并将沉积相与层序地层有机联系起来,综合考虑其对成岩改造的影响及控制作用,为碎屑岩储层的预测及评价提供了有利的依据。

底栖穴居动物对潮滩沉积物中营养盐早期成岩作用的影响

底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分,它在潮滩湿地生态系统内营养盐的循环过程中起着非常重要的作用。以长江河口崇明东滩湿地为研究对象,在实验室内,运用对比实验模拟的方法,定量地研究了底栖穴居型甲壳纲蟹类动物对潮滩生态系统中营养盐早期成岩作用的影响。结果发现,蟹类动物的掘穴作用加剧了潮滩沉积物中形态氮和形态磷的迁移、转化,促进了沉积物中的有机氮向NH4+-N转化、NH4+-N向NO3--N的转化;有机磷向铁结合态磷、自生磷灰石和钙结合态磷的转化。

水库现代沉积过程沉积磷的早期成岩作用模型研究

在沉积磷形态分析、孔隙水化学、核素计年以及吸附解吸实验等的基础上,运用一维“反应-平流-扩散”模型,研究了红枫湖现代沉积过程中磷的沉积改造。结果表明:红枫湖现代沉积过程中,有机态磷的矿化分解和铁结合态磷的络合/溶解,是控制沉积物磷迁移转化动力学的主要机制。沉积物-水界面附近有机磷的快速降解,可能克服沉积界面上铁氧化物对溶解磷的吸附缓冲,而形成向水体的磷酸盐迁移通量;自生磷灰石的沉积改造相对不明显,沉积磷向稳定形态含磷矿物(钙氟磷灰石)的转化过程同样不能影响红枫湖现代沉积过程中磷转化的质量平衡。

湖泊环境早期成岩作用对沉积物中有机质C/N和碳同位素组成的影响

本文通过对青藏高原可可西里28个湖泊和中国东北地区26个湖泊表层沉积物中有机质C/N比值、有机碳同位素组成(δ^(13)C_(org)),以及有机质饱和烃组分特征的分析,探讨了这些参数对湖泊沉积物中有机质来源的指示和早期成岩作用对C/N、δ^(13)C_(org)的影响。研究表明,湖泊沉积物中有机质在迁移、聚集过程中早期成岩作用对有机质的作用比较明显,改变了沉积物中有机质C/N和δ^(13)C_(org),以至于影响这些参数对原始母质来源的判断。在有机质的演化过程中,沉水植物、藻类和C_4植物的降解作用最为强烈,初始有机质碳同位素组成可能在-17‰^-20‰;陆生植物C_3的降解作用相对较小,有机碳同位素组成的变化也相对较小,初始值可能在-26‰^-30‰;水生浮游、挺水植物的降解作用中等,有机碳同位素组成的变化中等,初始值可能在-20‰^-26‰。沉积物中早期成岩作用与有机质类型、湖泊水体性质、深度、滞留时间等有关,造成有机质C/N比值和碳同位素组成的降低,陆生植物来源的有机质碳同位素组成可能能更好地代表原始环境信息。

太平洋东部ES0103柱状样品中可溶有机质的组成变化及其早期成岩作用

利用2001年采自太平洋东部ES0103站位的多管沉积物柱状样品，采用GC／MS对沉积物中的可溶有机质（氯仿沥青“A”）及其族组成（饱和烃、芳烃、非烃和沥青质）、正构烷烃、类异戊二烯烃和萜类化合物进行了定量分析，结果表明：（1）氯仿沥青“A”中的非烃较饱和烃和芳烃的含量高，反映出该海区沉积物中有机质的演化程度较低。（2）正构烷烃的碳分子数范围多为nC14～nC34,CPI值略显奇偶优势，轻重烃比值（nC23^-／nC34^＋）较低；类异戊二烯烃的Pr／Ph值较低，显示出该海区沉积物中的烃类是在较强的还原环境下形成的低成熟烃类，其母质来源主要为大型低等水生生物。（3）总有机碳与显晶蜡产率、氯仿沥青“A”均呈明显正相关关系，表明有机质相对富集层位所处的沉积环境也有利于高蜡烃的形成，成烃演化与成岩作用阶段有较好的对应关系。而萜类化合物的Ts／Tm值在表层和深部差别不大，显示出典型的低成熟烃类的特征。由此可见，ES0103柱状样品所处海区的沉积物为在较强还原环境中形成的，其有机质演化程度较低，为早期成岩作用阶段的产物。

气候变化和早期成岩作用对南海北部陆坡沉积物Ba循环的影响

海底沉积物中的Ba具有多种来源。其中，生物成因Ba循环受气候变化和早期成岩作用的制约。南海北部陆坡ZHS-176站柱状沉积物无碳酸盐碎屑的Ba与陆源元素Ti的关系研究表明，南海北部陆坡沉积物中含有大量的生物成因Ba，在末次盛冰期，生物成因Ba占50％～60％。而自冰消期（15Cal．kaBP）以来，生物成因Ba的份额猛增至60％以上；在气候变冷事件发生期间（如Heinrichl，Younger Dryas和8ka冷事件），生物成因Ba骤然减少，体现了海平面变化和短时间尺度的气候对生物成因Ba对海底沉积物供应的制约；而在相对气候暖期Boiling-Allerod（B／A），发育明显的与浮游有孔虫碳同位素“负偏”相对应的生源Ba异常，很可能说明。

黄河三角洲表层土壤早期成岩作用初探

黄河三角洲表层土壤中的大量盐类物质可以造成土壤的板结化、盐渍化、砂礓化。根据该地区表层土壤中碳酸盐、硫酸盐和卤化物等矿物的沉淀过程 ,作者提出可以从早期成岩作用的角度对这些盐类物质的迁移途径、迁移方式、聚集规律、结晶习性、胶结、交代作用以及后期的淋滤、溶解过程等方面进行系统研究。在黄河三角洲表层土这一特殊沉积成岩环境中 ,根据其早期成岩作用发生和发展的规律 ,可以进一步研究成岩作用的方式、程度、类型及其与土壤性质之间的对应关系 。

生物硅早期成岩作用研究进展

硅质浮游生物是海洋初级生产力的主要提供者,其死亡后所产生的硅质残骸(生物硅)向海底的传输,是保持海洋硅循环动态平衡的重要环节。由于海洋沉积物中的硅质微体生物化石记录了古海洋初级生产力的变化及其时空分布,因而生物硅也成为古环境重建的重要替代指标。本文对生物硅在水柱沉降和表层沉积物埋藏过程中所发生的早期成岩转变及其主要影响因素进行了综述,为全面了解最近几十年来该领域的研究进展提供参考。

早期成岩作用过程中硫酸盐还原反应研究进展

文章概述近年来早期成岩作用中硫酸盐还原反应研究的某些新资料和新成果 ,综合分析了各种沉积环境下的早期成岩作用中的硫酸盐还原反应。重点论述贫氧缺氧条件下的反应机制。并讨论了判别沉积环境的Fe -C -S的关系及黄铁矿的形成和碳酸盐的溶解、沉淀与氧化还原带的对应关系。简要讨论了早期成岩作用中硫酸盐还原反应的研究意义。

惠民凹陷沙一段碳酸盐岩的早期成岩作用

通过对惠民凹陷商河地区沙一段碳酸盐岩成岩作用的研究 ,结合沉积特征 ,建立了其成岩作用和油气成藏模式 .认识碳酸盐岩隐蔽油气藏较发育规律 .由于快速进积的碳酸盐浅滩表面水体在大气水的影响下逐渐淡化 ,碳酸盐物质沉积不久即发生强烈溶解 .准同生期和浅埋藏阶段 ,在孔隙中形成薄层栉壳状白云石和少量蛋白石、绿泥石胶结物 .沙一段沉积末期 ,沿断裂运移上来的深部油气在沙一段碳酸盐岩孔隙中储集并形成岩性油气藏 ,未被油气充填的孔隙则被从油层水中沉淀的粗大晶粒状方解石所完全充填 .沙一段碳酸盐岩中的隐蔽油气藏应从沙一末期至东营组沉积初期的构造高点来寻求突破 。

海洋沉积物中早期成岩作用地球化学研究进展

海洋沉积物中早期成岩作用过程以有机质降解为基础。按照反应自由能大小,有机质依次被O2、NO-3、Mn4+、Fe3+、SO2-4氧化,在产甲烷菌作用下发生产甲烷作用,形成大量生物成因甲烷,这是海洋沉积物中甲烷主要来源之一。甲烷气体在向上运移过程中既可在水合物稳定带中与水分子结合形成水合物,游离态和溶解甲烷也可以在硫酸盐还原菌和甲烷菌联合作用下发生甲烷厌氧氧化作用,并与沉积物中的Ca2+、Fe2+结合,形成碳酸盐岩和黄铁矿等自生矿物。这一系列过程埋藏了大量甲烷(碳),成为重要的碳汇。早期成岩作用的各种反应机制,特别是沉积环境因素的影响及其产生的阳离子同位素分馏仍是未来的重点研究方向。通过大量的文献调研,概括了早期成岩作用过程中有机质降解及甲烷厌氧氧化作用的反应机理,黄铁矿、碳酸盐岩等自生矿物的形成机理以及同位素分馏特征等地球化学研究进展,并提出了未来重点研究的方向的建议。

胶州湾沉积物中微生物可还原Fe(Ⅲ)的定量评价及早期成岩作用意义

铁异化还原是铁循环的重要过程，微生物可还原铁（Ⅲ）（MR-Fe（Ⅲ））含量是铁异化还原能力及高活性铁含量的重要参数。利用盐酸羟胺提取法定量研究了胶州湾沉积物中MR-Fe（Ⅲ）含量及深度变化。结果表明，胶州湾表层沉积物中MR-Fe（Ⅲ）含量在7．82-27．9／,mol／g之间，为高活性铁氧化物的一部分、总活性铁很小一部分；可能与受污水输入的影响有关，其含量与黏土组分无明显相关性。MR-Fe（Ⅲ）含量在15cm深度范围内的快速减小，化学还原和异化还原可能对其减小都有一定贡献。但在深部并未耗尽，表明无论铁的异化还原还是快速的硫化物缓冲（即快速的化学还原）都不会受高活性铁氧化物含量的制约，有机质活性应是制约这些过程的最终因素。对具有相对较小的生态环境调节能力的半封闭海湾，进一步研究气候及生态环境改变条件下铁异化还原对有机质矿化的相对贡献、对硫和营养盐以及重金属元素成岩循环的影响具有重要意义。

海岸沉积物中微量金属的早期成岩作用行为用作指示过去生成环境的变化

海岸沉积物中微量金属的早期成岩作用行为用作指示过去生成环境的变化ＢｅｒｎｈａｒｄＬａｐｐ等沉积物中有机质在氧化降解作用时，结合态金属Ｎｉ、Ｃｕ和Ｃｄ被释放入孔隙水中和返回水柱中。海岸沉积物的最上部沉积物层的孔隙水中，溶解的Ｃｕ、Ｎｉ和Ｃｄ通常比底层水...

铁元素对海相沉积物早期成岩作用的影响

铁元素是地壳中丰度最高的元素之一,在海相沉积物成岩过程中起着非常重要的作用。铁元素作为海洋初级生产力的微营养元素,影响海相沉积物中有机质的输入,其在早期成岩阶段与硫化物和磷元素的耦合关系,可以促进或者降低有机质的保存;铁元素在海相沉积物早期成岩过程中可以改变孔隙水的化学性质,影响亚稳定碳酸盐矿物的保存,导致碳酸盐沉积物的溶解与胶结;铁元素在早期成岩过程中赋存状态的改变对海相沉积物的磁学性质有重要的影响,成岩作用可能削弱或者产生二次磁学信号;铁元素在异化铁还原过程中发生同位素分馏,对古海洋中铁的生物地球化学循环过程及古海洋氧化还原状态有重要的指示意义。上述过程与铁元素的赋存状态和有机质分解过程相关,值得进一步深入研究。相关研究对识别地质历史中的缺氧事件、海相烃源岩的形成过程、碳酸盐沉积的模拟以及全球碳循环等一系列重大问题有重要意义。