鄂尔多斯盆地中元古界蓟县系白云岩中硅质赋存特征及成因机制

鄂尔多斯盆地及周缘中元古界蓟县系白云岩中广泛发育硅质,硅质被认为是这套白云岩致密化的主要因素。但对硅质赋存特征及其矿物相态关系缺乏详细研究,进而影响了对这套硅质白云岩的硅化和致密化机理的合理解释。野外剖面观测和室内岩石学及地球化学研究表明,白云岩中赋存的硅质以层纹状/条带状、结核状/团块状和弥散状产出。层纹状/条带状硅质以大规模硅质和白云岩相互叠置发育为特征,微观光学显微镜下表现为隐/微晶石英,具有低稀土元素含量、弱Ce负异常、微弱Eu正异常、高Al_(2)O_(3)和TiO_(2)含量等特征,是由海水中SiO_(2)在大陆边缘浅水区域直接沉淀和海水中微生物诱导SiO_(2)在含氧光合生物蓝细菌周围进行沉淀形成。结核状/团块状硅质常以不规则的形式分布在基岩中,主要硅质相态为玉髓、微晶石英,其LaN/CeN值接近1,伴随着弱Ce负异常、微弱Eu负异常,是由海水中的SiO_(2)和陆源碎屑输入的SiO_(2)在晚成岩阶段充填于铸模孔、格架孔形成。弥散状硅质在宏观上不具明显组构特征,微观光学显微镜下以隐/微晶石英为主,具有较高Eu正异常的特征,是由SiO_(2)对白云石进行交代形成。蓟县系白云岩中硅化具有明显的选择性和旋回性,从而导致该套硅质白云岩致密化,致使岩石孔隙度降低,对优质储层的发育不具有建设性作用。

天津蓟县地震台两套VP宽频带倾斜仪数据对比分析

蓟县地震台是天津地区唯一的基岩出露台,台站两套VP宽频带倾斜仪分别安装在新山洞和小辛庄山洞。通过对蓟县台的两套VP宽频带倾斜仪数据内在质量、同震响应、环境影响、仪器维修等方面的对比分析,得出以下结论:以2023年为例,两套仪器的潮汐因子稳定性均较好,由于摆系故障,新山洞VP宽频带倾斜仪NS向精度比较差。通过2018—2023年对比,小辛庄山洞VP宽频带倾斜仪具有明显的年变形态,新山洞VP宽频带倾斜仪年变形态不明显,这可能与新山洞地质区域性节理发育以及台站周围抽水影响有关。强降雨、气压等自然环境变化会对两套仪器观测造成一定影响。两套VP宽频带倾斜仪均有较强记录地震的能力,能够清晰的记录到远场地震几秒至几十秒周期面波,对于近场中强震可以清晰记录P波初至,但是后续震相识别较为困难。针对新山洞VP宽频带倾斜仪EW向曾经出现的不定时突跳错数的故障,总结归纳了维修过程,为同类仪器运维提供参考。

冀东蓟县群白云岩中锂资源的成因与赋存状态研究

唐山丰润蓟县群雾迷山组中发现了Li含量达781×10^(-6)(折合Li 2O含量0.16%)的富锂白云岩,其厚度大、分布广,是重要的潜在沉积型锂资源。本文通过野外考察、样品分析测试等手段,对该区雾迷山组中锂的分布、成因和赋存状态进行了探讨,研究表明:该地区泥晶白云岩、泥质白云岩、白云质泥岩和泥岩样品中富集锂,白云岩、硅化白云岩及硅质岩不富集锂;锂的含量与伊利石含量存在显著相关性,指示伊利石可能为锂的主要赋存矿物;锂赋存位置为矿物间的非晶质伊利石等粘土矿物;样品中几乎不含吸附状态的锂,认为锂应该赋存在矿物晶格中呈类质同象状态;富锂样品和贫锂样品为同一源岩风化的产物;源岩(钙质泥岩)风化为锂富集提供稳定物质来源,含氧、干旱、浅水沉积环境有利于锂的富集。

鄂尔多斯盆地西南地区蓟县系古地温演化历史及岩浆热事件的影响

深层油气成藏机理研究的首要前提是要明确烃源岩的热演化历史,这对区域油气勘探潜力的评价有着重要的指导意义。鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系烃源岩在中生代以来的热演化史有何特征,是否受早白垩世岩浆热作用的影响,影响程度如何等问题的不明确,制约着人们对该地区中元古界烃源岩的生烃潜力的认识及进一步勘探开发的思路。通过对安口—铜城地区出露的三叠系、侏罗系及铜城岩体进行磷灰石裂变径迹、磷灰石/锆石(U-Th)/He测试,结合镜质组反射率数据,分别恢复了该地区沉积岩在中三叠世以来和侵入岩在早白垩世以来的冷却历史,结合岩浆岩体的空间分布特征和泥页岩镜质组反射率,估算蓟县系烃源岩古地温。热年代学模拟表明,蓟县系烃源岩自中生代以来先后经历了三叠纪—侏罗纪的正常埋深增温,达到了生烃温度门限,自早白垩世约130~110 Ma开始冷却,其中个别样品表现为自始新世中期至45 Ma微弱加速冷却,中新世晚期至8 Ma以来快速冷却。研究表明,中晚侏罗世是鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系生烃的关键时期,烃源岩处于主生油温度范围,之后的早白垩世晚期岩浆侵入事件的热作用范围有限,对蓟县系烃源岩古地温的影响仅发生在局部地区。鄂尔多斯盆地西南缘如安口地区等未受早白垩世晚期岩浆热事件影响的广大地区,中元古界蓟县系具有一定的勘探潜力,值得进一步深入研究。

天津山岭子地热田蓟县系雾迷山组热储流体同位素特征及其指示意义

为分析天津山岭子地热田地热流体化学成因、赋存条件及物质来源,笔者通过采集地热流体样品和测试分析,对天津山岭子地热田蓟县系雾迷山组地热流体同位素特征进行了研究,总结了天津山岭子地热田蓟县系雾迷山组地热流体起源与形成机理。结果表明:研究区蓟县系雾迷山组地热流体^(87)Sr/^(86)Sr范围为0.7113~0.7118,指示碳酸盐岩溶解成因,表现出明显的时间累积效应;蓟县系雾迷山组热储流体的^(40)Ar/^(36)Ar范围为301~412,远小于幔源^(40)Ar/^(36)Ar,可排除其幔源物质成因。δ^(34)S范围为34.1‰~34.6‰,气体组分含量以氮气和甲烷为主,指示其还原环境。本文研究结果对山岭子地热田地热资源的开发利用具有借鉴参考意义。

蓟县中元古代高于庄组凝灰岩锆石LA-MC-ICPMS U-Pb定年及其地质意义

最近在天津蓟县东水厂村附近中元古代高于庄组三段（即张家峪亚组）下部白云岩中发现了一层15 cm厚的凝灰岩夹层,测得其锆石LA-MC-ICPMS U-Pb年龄为（1577±12）Ma。这一进展不仅使得蓟县地区高于庄组沉积时代第一次获得了精确可靠的年代学约束,也为华北克拉通北缘整个燕山地区中元古界的精确对比提供了新的标尺。与此同时,由于在其紧邻的上覆层位还发现了与标准剖面早年所发现的以光面拟丘阿尔藻（Parachuaria glabra Sun）为代表的同类的宏观藻类,因此本测年结果实际也同时标定了这一宏观藻类群的生存时代。结合笔者等早先获得的北京延庆地区高于庄组三段上部凝灰岩的锆石U-Pb年龄（（1560±5）Ma）可以确认,整个燕山地区高于庄组三段主体的沉积时限应为1580~1560 Ma,同时可以更为精确地将高于庄组与下伏大红峪组的界线年龄限定为1600 Ma左右,相当于目前通用的国际中元古界盖层系（Calymmian System）的底界。

中-新元古界标准剖面蓟县系首获高精度年龄制约——蓟县剖面雾迷山组和铁岭组斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb同位素定年研究

近期在蓟县中-新元古界标准剖面铁岭组和雾迷山组首次发现斑脱岩、并测得其锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄为～1440Ma（1439±14Ma）和～1485Ma（1483±13Ma和1487±16Ma）,这标志着这条传统的标准剖面上以碳酸盐岩为主体的蓟县系上部的两个重要组,从此也获得了直接的、高精度的锆石U-Pb同位素年龄约束。这是华北中-新元古界标准剖面蓟县系相关地层单位首次获得直接而精确的锆石U-Pb同位素年龄约束,也是在整个华北北缘燕山地区雾迷山组内部首次获得精确的直接定年。这一进展为闻名中外的天津蓟县剖面中-新元古界年代地层格架的正确厘定、以及今后继续作为华北该阶段的标准剖面,并与国内外其他地区相关地层的正确对比等,提供了新的、精确的年代学＂锚点＂,因而具有重要的科学和实际意义。

中元古代晚期浅海高能沉积环境中的海绿石：以天津蓟县剖面铁岭组为例

海绿石是一种富钾、富铁的含水层状铝硅酸盐矿物,在沉积学领域常被作为一种普遍的指相矿物。多年研究的结果表明,现代海绿石主要形成在慢速、弱还原的较深水环境中,而且还可以作为"凝缩段"的识别标志之一。天津蓟县剖面中元古界铁岭组第二段灰岩中的海绿石,产在高能叠层石岩礁之中,主要以胶体形式富集在叠层石和均一石的边界上,代表较为典型的原地海绿石;较高的氧化钾含量(大于8%)而显示出高成熟海绿石的特点。很明显,铁岭组二段灰岩中的原地高成熟海绿石,不但不能作为"凝缩段"的识别标志,而且也不是长时间地层间断的产物。由于形成在正常高能浅海环境,而且处于中元古代末期,与现代沉积中的海绿石存在较大的差异,可能代表了中元古代末期的正常浅海还处于含氧量不够充分的弱还原状态,最终使铁岭组灰岩中的海绿石成为前寒武纪海绿石产出的一个典型代表,也间接的表明了在漫长的地质历史演变过程中海绿石产出的多样性特点。

天津蓟县中元古界铁岭组叠层石灰岩中原地海绿石的沉积学意义

天津蓟县剖面中元古界铁岭组二段叠层石灰岩中普遍发育海绿石。野外观察表明,海绿石主要分布在叠层石柱体间的泥晶灰岩中,呈薄膜状富集在叠层石鞘外缘;微观特征分析表明,海绿石呈不规则状的胶体形式,显示了原地海绿石的基本特点。电子探针的组分分析表明,铁岭组中的海绿石为中成熟度的海绿石。由于产在潮下高能柱状叠层石灰岩中,铁岭组中的海绿石并不反映低沉积速率或沉积间断的沉积条件,与现代海绿石的形成环境具有明显的差异。因此,中元古界铁岭组叠层石灰岩中的中成熟度原地海绿石是特殊沉积背景下的独特产物,为研究海绿石在地质历史时期产出的多样性提供了一个重要实例。

天津蓟县中元古界雾迷山组微指状叠层石及其对1250Ma±叠层石衰减事件的响应

天津蓟县中元古界雾迷山组是一套厚度超过3000,m的叠层石碳酸盐岩沉积序列,在该序列中潮下相叠层石生物层、凝块石生物丘与潮坪相泥晶白云岩、潟湖相白云质泥页岩一起构成若干个环潮坪型米级旋回——"雾迷山旋回层"。在雾迷山组下部发育微指状叠层石,并被古生物学家定义为"Pseudogymnosolen mo-panyuensis-Scuphus-Yangzhuang columnaris"组合,即假裸枝叠层石科叠层石,沉积学家将其解释为元古代文石(灰华)海底沉淀物所构成的叠层石,代表从太古代海底结壳状文石沉淀物组成的叠层石到新元古代碎屑结构相的泥晶碳酸盐岩叠层石过渡时期的特殊产物。因此,雾迷山组巨厚的叠层石碳酸盐岩沉积序列,记录了元古代文石(灰华)海底沉淀物所构成的特殊的叠层石大规模消亡的层位,为研究前寒武纪以叠层石为代表的微生物碳酸盐岩所经历的漫长而复杂的地质历史演变提供了宝贵的材料。

天津蓟县雾迷山组高频旋回沉积特征

天津蓟县剖面的中元古界雾迷山组是一套厚达3 300 m的碳酸盐岩地层,其中广泛发育具有近似对称相序组构的雾迷山旋回层,属于特殊的环潮坪型碳酸盐米级旋回层序。在对旋回层内部岩石成因单元的类型及组合分析的基础上,建立了雾迷山旋回层的基本模式和沉积环境模式,并对成因单元的岩石磁化率特征及其对高频旋回的反映进行了探索。认为雾迷山旋回层为沉积环境的水深由较浅—较深—较浅—暴露条件下的沉积,可能代表真正的沉积旋回;其成因单元之间具有明显的有序叠置形态,表明它有可能是与米兰柯维奇旋回具有成因关联的高频率海平面变化所控制的自旋回沉积作用的产物。

蓟县高于庄组臼齿构造形态特征及成因意义

本文以蓟县地区高于庄组发育的臼齿构造为例,通过对臼齿构造详细的岩石学、形态学和岩性与流变学的关系,以及追踪具独特岩性的臼齿构造母岩的变化。结果表明,微亮晶方解石大小、底基质岩性和粘性在臼齿构造发育过程中具有重要作用;相对的,岩性均一地层中臼齿构造形态多种多样。而臼齿构造直径与其弯曲度之间的关系说明臼齿构造形成过程本身也影响最终的臼齿构造形态。在此基础上,讨论了臼齿构造在分析古海洋环境方面的重要意义。

天津蓟县铁岭组新剖面钾质斑脱岩锆石U-Pb测年及Hf同位素研究

天津蓟县西北的大喻山铁岭组剖面钾质斑脱岩夹层锆石U-Pb年龄(1439±14Ma)是约束"蓟县剖面"年代格架的重要锚点,但该剖面露头已遭到严重破坏。最近,笔者在蓟县东北、目前已禁止开采的大五尖采石场发现了铁岭组新剖面,并在其二段近底部再次确认多层钾质斑脱岩,测得其中两层LA-ICPMS锆石U-Pb年龄(1445±12Ma以及1442±10Ma);采自原大喻山剖面该组二段近底部斑脱岩夹层的样品,也获得其LA-ICPMS锆石U-Pb年龄(1439±11Ma)。以上三个年龄值在误差范围内一致,与之前在原大喻山剖面及河北平泉刘家沟剖面该组二段近底部斑脱岩夹层所获的SHRIMP锆石U-Pb年龄(1439±14Ma及1437±21 Ma)也完全可比。与此同时,本文对以上3个样品锆石还开展了锆石原位Hf同位素研究。其结果显示,176Hf/177Hf值变化范围为0. 281703~0. 281880,εHf(t)=-6. 7^-0. 2,两阶段模式年龄为2200~2603Ma,高斯分布峰值为~2360Ma。这表明,铁岭组钾质斑脱岩的物源主要来自于新太古代-古元古代早期地壳物质的部分熔融。本研究为蓟县剖面乃至燕山地区铁岭组高精度年代约束及地层格架厘定等,提供了更多年代学佐证,进一步夯实了整个蓟县剖面作为华北克拉通中-新元古界标准剖面的科学性和代表性;同时,对华北中元古界钾质斑脱岩夹层的锆石首次开展Lu-Hf同位素研究,为探讨这一特殊类型沉积岩的源岩及相关研究提供了新思路;新发现剖面也为未来继续围绕铁岭组的各项研究,提供了一处露头良好、年代框架扎实可靠、可长期观测的新平台。

蓟县中元古界下马岭组中菱铁矿的发现及其意义

蓟县剖面中元古界下马岭组地层下部黑色岩系中发现丰富的铁质结核,经X射线粉晶衍射、显微镜下观察、能谱分析等方法鉴定,确定铁质结核主要由菱铁矿构成。这些菱铁矿可能具有经济意义。另外,野外和室内研究表明,无论是铁质结核还是黑色岩系本身,都匮乏硫化物。这一发现说明中元古代下马岭期的燕辽海盆水体贫氧、富铁、贫硫,不是硫化的海洋。

土地利用与景观格局变化的空间分异特征研究——以天津市蓟县地区为例

景观格局变化反映了区域生态功能与过程的变化,而景观格局变化的空间分异显示了景观过程及其驱动力的空间差异,有利于从空间上把握该区景观格局动态变化过程与特征。本文以天津市蓟县地区为例,在遥感和GIS技术支持下结合多年统计资料,分析研究区土地利用景观的时空动态变化过程与景观格局变化的空间分异特征。结果表明:景观格局变化主要表现为景观呈破碎化趋势,形状更加复杂,多样性指数呈增加趋势,生态系统正朝着多样性、均匀化的方向发展;发生变化的土地利用类型以耕地转为林草地和建设用地为主。将研究区划分成3km网格,计算各网格内景观格局指数变化。景观格局动态变化的区域差异分析结果显示,中南部平原区破碎化程度加剧,而北部山区和自然保护区内人类活动干扰强度减弱。研究表明,地形、交通和人口空间分布是景观格局变化的主要原因,人口增加与经济发展是该区土地利用及景观变化的主要驱动力。

鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系沉积环境与生烃潜力

鄂尔多斯盆地及邻区中元古代整体处于地壳伸展的构造背景,沉积了巨厚的中元古界蓟县系海相地层。为落实该盆地西南缘蓟县系油气的勘探潜力,对该区蓟县系的地层特征、沉积特征、岩石地球化学和有机地球化学特征进行了分析。结果表明:该区蓟县系形成于碳酸盐潮坪沉积环境,风暴沉积序列广泛发育;该区具有大陆边缘性质,蓟县系硅质岩为生物成因背景。结论认为,从蓟县系可能烃源岩的有机质丰度、类型及有机质成熟度等方面来评价了其生烃潜力,认为其生烃能力较差。

蓟县台地形变观测资料映震效能研究

该文对蓟县地震台固体潮观测各测项数据进行了计算和分析,提取了华北地区中等以上地震的短、临前兆信息。结果表明,该台固体潮观测对华北中等以上地震有一定的监测能力,其中:①水管倾斜仪和垂直摆倾斜仪观测资料对华北地区中强及中强以上地震有中、短期预报能力;②重力和伸缩应变资料对华北地区中强地震及首都圈地区中等以上地震有短期甚至短临预报价值;③伸缩应变资料对地震方位的预测具有一定的指示意义。

对华北中元古代海侵初期“河流相”沉积的重新认识:以天津蓟县剖面为例

作为中元古代海侵初期一套厚达400余米的非成熟含砾砂岩地层,常州沟组第一段曾被解释为一套河流相沉积序列。然而,来自于蓟县剖面的实际资料表明需要重新审视前人的解释。在蓟县剖面常州沟组最底部的含细砾粗砂岩中,双向交错层理及冲刷面的频繁发育表明了其具有潮汐作用的沉积特点,这种认识否定了海侵初期大面积发育河流而衍生出的"河侵"的错误概念,并且从另一侧面表明华北克拉通在中元古代早期地壳尚未稳定,不具备形成厚400余米的河流沉积背景。因此,对中元古代初期"河流相"的再审视,为古地理环境重建提供了一个思考的新途径和重要的实际资料。

蓟县剖面中—新元古代沉积物的稳定碳同位素生物地球化学研究

本文报道了蓟县剖面约1 Ga的中—新元古代沉积物中干酪根、可溶单体烃类等沉积有机质与共生碳酸盐的稳定碳同位素特征,并结合剖面古环境和古生物资料对这些同位素数据进行了初步讨论。干酪根和共生碳酸盐碳同位素数据表明,约1.55 Ga以前地表环境中CO_2浓度曾迅速下降,而之后趋于稳定。沉积碳酸盐和共生干酪根之间的碳同位素差值(△_C)记录了燕山盆地元古宙演化中海侵和海退的交替以及随之具有不同适应性生物群落的更迭。剖面1.4 Ga以前的干酪根和正构烷烃、类异戊二烯烷烃的稳定碳同位素特征符合正构烷烃和类异戊二烯烷烃主要起源于喜盐古细菌类脂的假设,而之后,三者之间的碳同位素特征表明正构烷烃主要起源于原始藻类有机质,而类异戊二烯烷烃则保持着喜盐古细菌类脂的输入。正构烷烃生物起源的转变表明,1.4 Ga以后,古燕山盆地水体中原始类脂物质的异养降解程度明显降低。这一降低可能与在此阶段形成的稳定浅水陆表海环境有关。蓟县剖面干酪根与可溶单体烃类的稳定碳同位素关系显示了具有局限海特征的元古宙燕山海盆独特的生物地球化学过程。

天津蓟县高于庄组微亮晶(MT)碳酸盐岩的沉积环境及成因探讨

微亮晶(MT)碳酸盐岩是发育在中、新元古代的特殊碳酸盐岩,全球分布广泛,MT构造由纯净、等粒的微亮晶方解石组成。天津蓟县中元古界高于庄组发育丰富的MT碳酸盐岩,并且在浊积岩中发现新的MT类型。详测高于庄组剖面,通过米级旋回类型划分、沉积环境、费希尔图解、扫描电镜、电子探针研究,并结合海平面变化、Sr和C同位素研究表明:原生MT构造主要发育在碳酸盐岩台地潮下型,深水非对称型米级旋回中上部的泥晶灰岩、细粉屑灰岩、钙质泥岩以及浊积岩球体的核心部位;MT碳酸盐岩主要发育在米级旋回海平面上升的高水位时期,87Sr/86Sr值较低(小于0.70967),δ13C值为(0±1)‰的古海水环境中。