冷泉碳酸盐工厂的提出及古气候意义

【意义】碳酸盐工厂的提出及其分类研究对于推动碳酸盐岩沉积学发展具有重要意义,但现行分类方案不足以囊括所有碳酸盐沉积类型,因此亟须从机理和过程层面对碳酸盐工厂类型予以梳理、扩充。【进展】传统碳酸盐工厂的碳源主要为大气—海洋中的无机碳库,而一些特殊海相和陆相碳酸盐工厂的碳则主要源于外源碳库,因而两者具有本质上的区别。后者往往对于追溯深时水体环境和气候事件具有重大意义。【结论与展望】以冷泉碳酸盐岩为例,正式提出“冷泉碳酸盐工厂”概念,综述了其沉积特征、生物组成及生物地球化学过程,并举例阐述其古气候意义。基于外源碳库的碳酸盐工厂类型理应得到重视。

准噶尔盆地西北缘哈山地区风城组碱湖页岩油地质特征与勘探展望

玛湖凹陷二叠系风城组是准噶尔盆地近年来页岩油勘探开发和增储上产的重点层位。哈拉阿拉特山地区(简称哈山地区)位于玛湖凹陷北缘,由于位于逆冲带附近且处于勘探早期,该区风城组的沉积背景、古地理位置及页岩油勘探潜力尚不明确。根据哈山地区风城组页岩油近10年的勘探开发基础资料和成果,系统梳理了该区页岩的沉积环境、岩相划分、源岩品质、含油性和储集性,探讨了哈山地区页岩油的“甜点”发育规律和勘探前景。结果表明:玛湖主体洼陷之外,哈山地区中部风城组发育另一个碱湖沉积沉降中心,其火山喷发、沉积演化和成碱阶段与南部乌夏地区具有很好的可比性,为风城组另一富烃凹陷;提出了风城组碱湖页岩四端元对三角页岩划分方案,将风城组页岩划分为含盐和非含盐8种页岩岩相;整体上,哈山地区风城组黏土质页岩和钙质页岩有机质丰度最高,云质页岩和盐质页岩含油性相对较好,云质页岩和粉砂岩储集性最好,提出了云质页岩为I类甜点,粉砂岩为Ⅱ类甜点。哈山地区风城组页岩在源岩和储集层品质方面与乌夏地区风城组相当,具有较好的页岩油勘探前景。

吐哈盆地胜北洼陷中下侏罗统水西沟群天文旋回地层划分

根据自然伽马测井数据,对吐哈盆地胜北洼陷沁探1井中下侏罗统水西沟群开展旋回地层学分析和沉积噪声模拟,并利用识别出的地层中的米兰科维奇旋回信号来研究地球轨道周期对湖平面变化的驱动作用,进而进行天文旋回地层划分。研究结果表明:①吐哈盆地胜北洼陷中下侏罗统水西沟群在自然伽马曲线中可识别出12.8~51.1 m,3.0~11.9 m,1.1~3.6 m和1.3~2.4 m的沉积旋回,比例关系为21.0∶5.0∶1.5∶1.0。根据天文调谐与相关系数估算出水西沟群沉积速率为3.3~11.7 cm·ka-1。②天文调谐后的时间域序列显示水西沟群长偏心率周期为405 ka、短偏心率周期为99~131 ka、斜率周期为32.6~35.0 ka、岁差周期为20.0~24.8 ka,证明吐哈盆地中下侏罗统沉积过程受到米兰科维奇旋回控制。沁探1井八道湾组(未钻穿)、三工河组和西山窑组的持续时间分别为3.0±0.1 Ma,4.1±0.1 Ma和9.0±0.1 Ma。③地球轨道旋回对陆相湖盆的湖平面升降具有明显的驱动作用,沁探1井水西沟群的沉积噪声模拟证明了~1.5 Ma超长周期可控制台北凹陷早—中侏罗世湖平面的变化。

江汉盆地潜江凹陷北部潜江组盐湖重力流沉积特征与模式

江汉盆地潜江凹陷潜江组盐湖沉积中首次发现大范围的重力流沉积,关于其沉积特征、成因机制、主控因素和有利岩相尚有待深入研究。本研究通过对潜江凹陷北部20口取心井的精细观察,结合测录井、薄片、矿物成分和粒度分析,识别出10种重力流相关的岩相。研究区重力流沉积可分为4种成因相类型,包括风暴重力流沉积、滑动-滑塌沉积、碎屑流沉积和浊流沉积。根据岩相组合类型,将重力流沉积划分为近端、中端和远端沉积。地震、风暴和洪水为重力流沉积的诱发因素,潜4^(0)沉积期气候干旱,潭口地区的次级断裂带活动,引发斜坡带沉积物的滑动滑塌。潜4^(0中)沉积期为盐湖淡化期,洪水引发长距离搬运的超密度流体。碎屑流成因的纯净块状粉砂岩、细砂岩和浊流成因的平行层理砂岩为有利储集体。平行层理粉砂岩、块状粉砂岩和泥岩的组合是在流体转化过程中形成的优势岩相组合。

准噶尔盆地卡姆斯特地区石树沟群砂岩地球化学特征及其对源岩的指示

为揭示卡姆斯特地区石树沟群的源岩性质和构造背景,探讨其对砂岩型铀成矿作用的影响,对该区的石树沟群砂岩开展了岩石学及地球化学研究。结果表明,石树沟群砂岩以岩屑砂岩为主,成熟度低,富集Cs、U、Cr、Hf,亏损Nb、Ta、Th;整体具轻稀土富集、重稀土亏损、Eu负异常特征,与卡拉麦里造山带中酸性岩浆岩稀土元素特征具有相似性;沉积物源为卡拉麦里造山带,源岩主要为富铀的中酸性岩浆岩,形成构造背景为活动大陆边缘-大陆岛弧环境。石树沟群的源岩为砂岩型铀成矿提供了物质来源。

塔里木盆地肖尔布拉克组上段烃源岩分布预测及油气勘探意义

通常认为塔里木盆地下古生界海相烃源岩以下寒武统玉尔吐斯组泥质岩为主、中下奥陶统泥质岩为辅,下寒武统肖尔布拉克组上段(肖上段)以白云岩储层为主。塔中和塔北地区均钻遇了肖上段泥灰岩,最近钻探的京能柯探1和轮探3井肖上段泥灰岩样品TOC含量多数>0.3%,少量>2%。盆地内不同地区五口井肖上段发育泥灰(云)岩烃源岩,与苏盖特布拉克露头肖上段暗色泥灰岩地化指标(TOC含量是0.41%、R o是1.14%)一致,表明肖上段泥灰岩具备生烃能力。本文基于露头、地震和钻测井资料,利用地震沉积学理论技术、属性与正演相结合,建立了肖上段台内多期叠置“礁滩源”沉积模式。发现烃源岩分布在礁前至坡脚变缓处,连片分布广、叠合厚度大,是规模有效烃源岩,可为邻近储层供烃。经测算,古城三维区肖上段泥灰岩烃源岩总生烃量超亿吨。研究认识拓展了塔里木盆地下古生界海相烃源岩类型、层系和分布范围,提升了寒武系盐下油气资源潜力,坚定了勘探重点从台缘带向台内战略转移的信心,为塔里木盆地古城地区乃至全盆地油气勘探带来新启示。

豹皮(斑)状碳酸盐岩分类与成因初探:以鄂尔多斯盆地马家沟组四段为例

豹皮(斑)灰岩是华北寒武系—奥陶系广泛发育的一种特殊形貌的海相碳酸盐岩,因具有显著的识别特征和成因机制而备受关注。鄂尔多斯盆地中奥陶统马家沟组四段发育丰富的豹皮(斑)碳酸盐岩,目前已在其中识别出遗迹化石7属8种,分别是Thalssinoides network,Thalassinoides boxwork,Planolites isp.,Palaeophycus tubularis,Phycodes isp.,Chondrites isp.,Skolithos isp., Zoophycos isp.,其以Thalassinoides的2种形态类型(水平迷宫形network和三维箱状结构boxwork)占主导,属于固底底质条件的Glossifungites遗迹相。通过野外露头、岩心的宏观和微观观察,系统调研前人关于生物扰动成因碳酸盐岩的类型,依据生物扰动、生物潜穴形态特征和方解石/白云石相对含量,笔者提出了生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩的分类方案,将其主要分为豹皮灰岩和豹斑云岩2个大类,分别对应Thalassinoides network(水平二维迷宫)和Thalassinoides boxwork(三维箱状结构)2种形态类型。鄂尔多斯盆地马家沟组四段的豹皮(斑)状碳酸盐岩主要受生物扰动和高频海平面升降下的早期成岩作用耦合控制,表现为在固底底质条件下,生物潜穴为富Mg2+卤水的白云石化流体提供了良好的运移通道,使得潜穴内部优先发生白云石化作用,而不同类型的生物潜穴及准同生和埋藏白云石化作用,最终形成了豹皮灰岩和豹斑云岩这2种类型的生物扰动成因豹皮(斑)状碳酸盐岩。

鄂西鹤峰埃迪卡拉系灯影组叠层石及其生态环境讨论

【研究目的】扬子区鄂中台地埃迪卡拉系灯影组赋存丰富的叠层石,但尚未有报道对其进行系统描述。通过识别台地西南端鹤峰白果坪剖面灯影组中的叠层石种类、分析沉积环境,阐述古环境对叠层石形态分布的控制,为后续开展鄂中台地埃迪卡拉纪的叠层石研究提供参考。【研究方法】通过剖面测量和镜下观察,于白果坪灯影组白云岩中识别出平直纹层、Stratifera层状、微波状纹层三种层状叠层石和一种Baicalia柱状叠层石。【研究结果】研究认为上述的叠层石类型分别对应周期性暴露(前两种类型)、潟湖(微波状)和潮间带—潮下带上部(柱状)的生态位。对比与白果坪剖面灯影组同期叠层石的形态及分布规律,可知形成叠层石的微生物群落强烈受控于古水深等环境条件。层状叠层石生态区间宽,柱状及其他形态叠层石仅见于局限地区,多样性较低。【结论】扬子区碳酸盐岩台地长期稳定的大范围潮坪环境造成的广泛分布浅水生态位和局限分布较深水生态位,是导致灯影组沉积期叠层石多样性低的主要原因。

从华北燕辽岩床群到哥伦比亚超大陆巨型裂谷系——燕辽大火成岩省近20年研究回顾与展望

近20年的研究工作表明,华北克拉通北部燕辽地区侵入到中元古代沉积地层中的大规模辉绿岩床群构成了一个1.32 Ga的基性大火成岩省。该大火成岩省与华北克拉通西北缘白云鄂博矿区富稀土-铌火成碳酸岩相伴生。大火成岩省、沉积地层对比和古地磁资料研究结果表明,燕辽大火成岩省与北澳大利亚克拉通代理姆-加里温库大火成岩省是被大陆裂解分割开来的同一个基性大火成岩省的组成部分,显示1.8~1.3 Ga期间华北克拉通北-北东缘与北澳大利亚克拉通北缘在哥伦比亚(奴那)超大陆中长期相邻(连)。全球1.4~1.3 Ga大火成岩省及基性岩浆活动的时空分布及其岩石学、地球化学及同位素组成对比研究显示,这些全球广泛分布的大火成岩省或基性岩浆活动主要形成于裂谷环境。结合1.4 Ga左右哥伦比亚超大陆古地理重建结果,发现在哥伦比亚超大陆中存在沿劳伦(北美+格陵兰)克拉通西缘、西伯利亚克拉通西缘及北缘、波罗地克拉通东南缘、西非克拉通西缘及北缘、亚马逊克拉通西南缘、刚果/圣弗朗西斯科克拉通南缘及东缘、卡拉哈里克拉通东缘、华北克拉通北缘及北澳大利亚克拉通北缘分布,长度>15000 km的巨型裂谷系。该巨型裂谷系由一个主裂谷带和三个分支裂谷组成,其中主裂谷带和位于华北与北澳大利亚克拉通之间的分支裂谷发展成了大洋,并导致了大陆分离;而位于西伯利亚东缘、格陵兰北缘和波罗地东缘的1.38 Ga分支裂谷,以及位于北美北缘和西伯利亚西南缘的1.35~1.32 Ga分支裂谷则为夭折裂谷,未导致大陆裂离。这一巨型裂谷系是哥伦比亚超大陆裂解的重要标志,并可能是其最终裂解的最主要原因。另外,研究结果也显示,虽然全球两个最大规模的火成碳酸岩型稀土矿床,即华北克拉通西北缘的白云鄂博超大型稀土矿床和北美克拉通西缘的Mountain Pass超大型稀土矿床在哥伦比亚超大陆中并不相邻(相连),但却可以通过1.4~1.3 Ga巨型裂谷系相联系起来,显示这一巨型裂谷系控制了白云鄂博和Mountain Pass大型稀土矿床的形成,并具有较好的稀土及金属成矿潜力。未来需要进一步加强燕辽辉绿岩床群侵位机制与岩浆补给系统,岩床侵位过程中温室气体排放量定量估算及其环境效应,哥伦比亚超大陆中1.4~1.3 Ga巨型裂谷系的形成机制、深部动力学背景、环境效应及资源能源潜力等方面的研究。

红层砂岩纳米级致色剂赋存状态及地质意义——以鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群红层砂岩为例

红层是地球上广泛分布且具有特定指示环境意义的沉积物,一般认为在水体氧化环境下形成的赤铁矿胶结物是其主要致色矿物。目前,针对红层致色矿物的研究多停留在矿物识别层面,缺乏对其微观赋存状态及成因机制的深入研究。本文以鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群陆相红层为例,采用岩芯-薄片-阴极发光-氩离子抛光扫描电镜的多尺度表征技术,首次揭示了红层砂岩纳米级致色剂——赤铁矿胶结物的微观赋存状态,并在此基础重新探讨了其成因机制。研究发现,红层砂岩致色剂赤铁矿胶结物主要为针状或片状,具有两种微观赋存状态:①呈包裹型发育在净砂岩的颗粒周缘,单个矿物颗粒长度在500~1000nm之间,宽度在50nm以下;②呈充填型发育在黏土矿物及云母等矿物颗粒的解理缝中,常常顺解理定向排列,受解理缝空间限制,单个矿物颗粒更小,长度一般小于500nm,宽度在30nm以下。红层砂岩中赤铁矿的产状和赋存状态表明其为褐铁矿早期脱水形成,在此之后又发育两期方解石胶结物,因此赤铁矿胶结物应主要形成于沉积和浅埋藏期,而非沉积后的抬升期。砂岩中赤铁矿胶结物的形成过程指示了一个干旱内陆沉积背景下大气水氧含量高的环境特征,这同样也是地质历史时期内的冰室状态,说明鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群的红层砂岩对研究该时期全球冰室状态也具有重要启示意义。

云南墨江金矿区内凝灰岩的成因及对金成矿作用的意义

云南墨江金厂金矿是哀牢山金矿带内的一个大型金矿床,矿床受剪切带控制,矿体赋存于古生代浅变质岩中,其成矿物质来源一直是争论的焦点。为进一步精确约束赋矿地层的形成时代和大地构造背景,探讨其与金成矿物质来源和成矿作用之间的关系,本文对古生代浅变质岩中的凝灰岩开展了年代学、地球化学、黄铁矿成分和同位素特征研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果(256.6±2.3Ma)表明墨江金矿区内存在晚二叠世火山碎屑岩。锆石稀土元素含量较高,Ce正异常(δCe=2.02~32.98)和Eu负异常明显(δEu=0.06~0.38)。岩石具有低钛(TiO_(2)=0.47%~0.71%)、较高铝(Al_(2)O_(3)=10.96%~16.33%)、富铁(Fe_(2)O_(3)T=3.21%~9.12%)和硫(S=0.95%~3.92%)等特征,属于英安质-流纹质凝灰岩;此外,所有样品轻重稀土元素分馏显著((La/Yb)_(N)=7.50~15.7),Eu异常明显(δEu=0.54~0.68),亏损Nb、Ta、Ti、Sr、Ba,富集K、Pb,显示出弧火山岩的地球化学特征。Nd同位素(ε_(Nd)=-9.24~-9.61)显示富集特征,二阶段钕模式年龄为1.61~1.79Ga。凝灰岩中富含黄铁矿,黄铁矿属铁亏损型(S/Fe=2.00~2.09),存在Ni对Fe、As对S的类质同象置换;S主要来自地壳(δ^(34)SV-CDT=-8.8‰~-9.7‰);Co、Ni含量高但没有相关性,指示其为火山成因,后期受到了富Ni流体交代;黄铁矿的Au含量偏高,但未发现独立金矿物,推测可能存在纳米金。全岩地球化学特征、Nd同位素特征和锆石微量元素特征指示墨江金矿区凝灰岩形成于陆缘弧构造背景,为古特提斯洋俯冲消减过程中玄武质岩浆底侵导致古元古代变质基底重熔的产物,岩浆形成过程中伴有地幔物质的加入,同时存在金的初始富集,形成含金黄铁矿,并在随后的区域变质作用及构造热事件中发生金的活化迁移,为金矿床的最终形成提供成矿物质。晚二叠世弧岩浆作用对于墨江金矿的形成具有重要意义。

扬子地块埃迪卡拉纪浅层海洋氧化还原环境变化及其对生物演化的影响

埃迪卡拉纪地球表生系统环境变化与生物演化历程息息相关,但是对两者之间相互作用关系的认识还存在争议。本文以华南三峡地区九龙湾剖面埃迪卡拉系陡山沱组沉积序列的碳酸盐岩为研究对象,利用稀醋酸分步淋洗提取碳酸盐相稀土元素信息,建立了埃迪卡拉纪陡山沱期Ce/Ce^(*)值演化曲线。九龙湾剖面Ce异常曲线记录了还原/锰化-强氧化-次氧化-强氧化-弱氧化/还原的演化过程,呈现两次完整的Ce负异常事件,说明埃迪卡拉纪陡山沱期浅层水体在长期氧化的历程中出现了两次显著的氧化事件。这两次氧化事件分别与发生在632 Ma和580 Ma的深部水体阶段性氧化相契合,而且同时期澳大利亚埃迪卡拉纪沉积序列也记录了Ce负异常,暗示埃迪卡拉纪陡山沱期海洋可能发生了两次全球性的广泛增氧事件。基于扬子地块陡山沱组生物化石群记录的主要化石群产出层位与陡山沱期海洋氧化的沉积序列呈现清晰的耦合关系,为海洋氧化促进埃迪卡拉纪陡山沱期多细胞后生动物的起源与演化提供了证据。

赞皇杂岩翁城地区长城系常州沟组砂岩碎屑锆石U-Pb-Hf同位素研究

常州沟组是华北克拉通太古宙-古元古代变质基底上最早的沉积盖层之一,其碎屑锆石U-Pb年代学与Hf同位素特征分析对探讨长城系形成时代、源区特征以及基底演化均具有重要的研究意义。本文对华北克拉通中部赞皇杂岩瓮城地区长城系常州沟组底部砂岩样品进行了LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年和LA-MC-ICP-MS碎屑锆石Lu-Hf同位素分析。砂岩样品中碎屑锆石主要年龄峰值约为2 500 Ma,推断其碎屑物质主要来自于华北克拉通新太古代晚期变质基底,而最年轻的碎屑锆石年龄为1 822 Ma,结合赞皇杂岩变质基底普遍经历了1 850~1 800 Ma变质作用以及区域上上覆大红峪组火山岩中1 635 Ma结晶锆石年龄,限定瓮城地区长城系常州沟组沉积时代为1 800~1 635 Ma。砂岩样品中碎屑锆石的εHf(t)值变化于-6.8~+5.2之间,相应的两阶段模式年龄峰值约为2 820 Ma,结合赞皇杂岩已发表的2 900~2 700 Ma岩浆锆石和碎屑锆石Hf同位素结果,进一步表明2 900~2 700 Ma为赞皇杂岩地壳生长最主要的时期。综合太行山中南部地区已发表的长城系常州沟组的沉积学与新的年代学数据,推测赞皇杂岩瓮城地区长城系常州沟组沉积于陆内裂谷盆地。

鄂尔多斯盆地华庆地区长6油层组砂岩成岩相及储层质量评价

本文借助于薄片分析、扫描电镜分析、阴极发光分析和物性分析等研究手段,以鄂尔多斯盆地华庆地区长6油层组低渗透砂岩的形成机制为解剖对象,通过对砂岩埋藏前组成、化学成岩作用和物理成岩作用的相对重要性、自生矿物组成、孔隙构成、物性与孔隙结构等研究,明确了主要成岩作用对储层的影响。在此基础上,结合沉积相的研究,选择骨架颗粒构成、自生矿物组成、物性、孔隙构成以及粒间体积等有关的15个成岩相定量评价参数,对华庆地区长6油层组低渗透砂岩进行成岩相的定量评价。结果表明:①华庆地区长6油层组砂岩经历了较强的物理成岩作用和较弱的化学成岩作用,原生孔隙是主要储集空间,压实作用是孔隙度降低的最主要因素,其次为方解石的胶结作用;②成岩相定量评价表明,弱胶结、强压实成岩相以及强方解石胶结、中-强压实成岩相的储层质量均较差,受北部物源区控制的绿泥石胶结、弱-中等压实成岩相具有较好的储层质量,建议作为今后的优选勘探开发区。

埃迪卡拉纪晚期特有化石Shaanxilithes的埋藏学研究:来自华北克拉通和柴达木板块的化石材料

布尔吉斯页岩型宏观化石为我们探索早期生命演化以及古代海洋生态系统提供了重要窗口。然而,关于布尔吉斯页岩型化石库的埋藏学研究尚存在较大争议,特别是对于化石相关的黏土矿物成因及其在化石埋藏保存中的作用存在不同理解。鉴于此,本文通过微观岩石学和电子显微镜对产自我国北方的埃迪卡拉纪晚期非矿化管状化石Shaanxilithes开展化石埋藏学研究。研究显示,Shaanxilithes的保存方式与布尔吉斯页岩型埋藏方式较为相似,即化石可以呈与黏土矿物密切相关的碳质压膜形式保存。研究在一定程度上扩展了布尔吉斯页岩型宏观化石的岩相学分布,即Shaanxilithes化石可以保存在砂岩、粉砂岩、页岩和白云岩等多种类型的沉积岩中。同时,研究认为黏土矿物对于生物非矿化组织的保存起到了至关重要的作用,而这些黏土矿物在随后的成岩作用以及后期的风化作用中经历了一系列的动态转化过程。

江汉盆地白垩系渔洋组砂岩的成岩作用及其热力学分析

江汉盆地白垩系渔洋组砂岩存在五种类型的成岩作用。其中,与油气运移有关并对储层孔隙演化产生重要影响的是硬石膏的胶结与交代作用和后期方解石再次胶结作用。为了更好的研究成岩作用发生的控制因素以及成岩环境的变化,我们通过细致的热力学推导,绘制出包含方解石、白云石和硬石膏等矿物相在内的五组分相图。通过相图分析可以看出,pH 值在成岩作用过程中有着重要的作用。方解石和白云石的胶结及交代作用代表了偏中性或碱性的成岩环境;而硬石膏的胶结及交代作用则表明成岩环境由中性或碱性向酸性转变,例如酸性的油气前锋流体的注入。另外,成岩环境中阳离子(Ca^(2+)、Mg^(2+))和阴离子(CO_3^(2-)、SO_4^(2-))的浓度对方解石、白云石和硬石膏的胶结、溶解及交代作用也有重要影响。

华北板块南缘寒武系苗岭统碳酸盐岩硬底:缺乏生物扰动背景下的早期海底胶结作用

华北地台南缘寒武系苗岭统碳酸盐岩硬底发育在核形石灰岩和鲕粒灰岩之上,并明显截断下伏的碳酸盐沉积物。本文通过对硬底界面之下颗粒间的放射纤维状方解石胶结物和等厚环边的微晶胶结物分析,表明其形成于早期海底胶结作用,该时期早期胶结区靠近沉积物—水界面,易受潮汐和波浪冲刷而暴露海底,并在持续搅动的高能环境中经历磨蚀和平整,形成硬底。由于硬底形成后几乎没有受到强烈改造和持续生物侵蚀的影响,通常表现出简单、平坦的表面形态。研究区馒头组二段含硬底层段形成于低、高能交替的潮间—潮下水道环境,以微晶方解石为主要的胶结剂沉淀;张夏组含硬底层段形成于台内鲕粒滩高速建造期,以物理化学沉淀和早期海底胶结作用为主。研究区出现的硬底表明,该时期海水化学条件和海底生态环境利于碳酸盐沉积物的早期胶结。硬底作为早期海底胶结作用的突出证据,对于研究碳酸盐沉积物的早期成岩作用及岩化特征具有重要意义,其形成过程及成因也为古海洋化学条件和底栖生态系统的变化提供了主要依据。

藏南硅质岩成岩信息多元统计分析

应用因子分析方法对藏南3条剖面硅质岩的常量、微量元素进行了分析,提取第一、第二、第三主因子,不同程度地反映了陆源组分、自生组分和热水来源组分的特征。结果显示,自彭错林、夏鲁到宗卓组剖面,陆源因子和自生因子所占方差贡献率逐渐升高,热水源因子的方差贡献率大幅下降,指示彭错林硅质岩以热水沉积为主,夏鲁硅质岩属正常沉积叠加热水沉积,宗卓组硅质岩为正常沉积。

湘黔桂地区中上二叠统硅质岩的地球化学特征及沉积背景

我国华南地区二叠系广泛发育硅质岩,但其沉积背景,如硅的来源和沉积环境,一直存在较大的争议。在对湘黔桂地区硅质岩进行大量的野外和室内岩石学研究的基础上,本文对研究区内黔桂盆地和湘桂盆地中14个不同产地的81件中上二叠统硅质岩(中二叠统33件、上二叠统48件)的主量和稀土元素进行了研究。中二叠世时期,Al2O3、TiO2、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、∑REE、Ce/Ce*等整体上偏低,但具有比较一致的区域性差异:黔桂盆地相对偏低(0.09%~0.37%、0.00%~0.01%、0.22~0.47、2.47×10-6~14.59×10-6、0.23~0.69),而湘桂盆地(0.01%~5.73%、0.00%~0.23%、0.02~0.71、7.07×10-6~141.0×10-6、0.24~1.22)相对偏高。晚二叠世时期,Al2O3、TiO2、Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、∑REE、Ce/Ce*等整体上偏高,其中黔桂盆地分别为1.62%~10.67%、0.04%~0.65%、0.41~0.81、23.10×10-6~248.99×10-6、0.46~1.39,而湘桂盆地除来宾和柳州地区(0.00%~1.11%、0.00%~0.15%、0~0.42、0.55×10-6~36.59×10-6、0.27~0.83)偏低外,其他地区偏高(3.78%~21.37%、0.16%~0.91%、0.73~0.83、51.14×10-6~245.4×10-6、0.99~1.10),区域上呈东西两边高,中间低的分布趋势。中二叠统硅质岩自生铁W(Feauthig)百分含量整体偏高,仅少数低于50%。(La/Ce)N比值在黔桂盆地为1.61~5.04,湘桂盆地除来宾(2.63~4.90)外为0.82~1.94。而上二叠统硅质岩的W(Feauthig)除来宾、柳州和巴马地区大于70%外,其余地区的均小于50%。(La/Ce)N比值除来宾(2.42~4.50)外,整体上偏低,为0.69~2.47。研究区中上二叠统硅质岩Eu/Eu*基本没有明显的区域性差异,中二叠世时期,巴马地区一个样品为正异常(1.17),其余均为负异常,而晚二叠世时期,仅来宾和柳州地区显示了Eu/Eu*的正异常,其中柳州为1.07~1.22。结合Fe-Al-Mn、(La/Ce)N-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)、Fe2O3/TiO2-Al2O3/(Al2O3+Fe2O3)组合图解及岩石学研究,上述主量和稀土元素指标变化的结果表明:(1)中二叠统硅质岩的硅的来源相对复杂,黔桂盆地的硅质岩主要为热液,而湘桂盆地以生物来源为主,局部受到热液活动的影响;上二叠统硅质岩的硅的来源相对简单,主要为生物,仅巴马、来宾和柳州地区受到热液活动的影响。(2)中、晚二叠世热液活动范围和强度具有明显差异:中二叠世,研究区内热液活动较为广泛,但相对较弱;而晚二叠世热液活动较为局限却相对较强。(3)中二叠世黔桂盆地形成于远离陆源碎屑的边缘海盆环境,湘桂盆地为受到陆源碎屑影响的边缘海盆环境,而晚二叠世整个研究区的陆源碎屑输入增强,除来宾和柳州地区外,其余地区均为受陆源碎屑影响的边缘海盆环境。这一变化记录了中、晚二叠世时期研究区的构造-古地理变化信息,反映了以峨眉山玄武岩为代表的地幔柱引起的火山热液活动和区域性地壳抬升事件。

古盐度对陆相页岩发育的控制作用:以东营凹陷古近系沙三下页岩为例

陆相优质烃源岩发育大多与湖泊咸化相关,但湖泊咸化对页岩发育的影响仍不清晰。以东营凹陷古近系页岩重点取心井樊42井为例,通过岩石薄片观察、XRD、岩石热解测试、XRF二维元素扫描、微量元素测试等分析,结合有机地球化学测试数据、微量元素含量的垂向变化等,分析不同盐度演化阶段页岩成分、纹层结构、有机质丰度的变化。结果表明,研究区目的层段页岩可划分为5种岩相类型。目的层段环境演化可以划分为5个阶段,受控于气候、陆源输入等因素。古气候在沙三下亚段沉积时期呈现暖湿—相对湿冷—暖湿—相对干冷—相对暖湿的变化特征。陆源输入量呈多期旋回变化。不同类型岩石的沉积环境特征各异,高盐度的湖泊水体营养盐浓度高,具有较高的初级生产力,水体分层强烈,水体循环较弱。氧/盐度跃层位置相对较高,富氧带水深较浅,使得有机质更快脱离氧化环境沉降进入还原性水体,有利于有机质的保存。碳酸盐矿物含量高,且呈纹层状发育于滞水层中。