银额盆地石炭系—二叠系阿木山组碳酸盐岩地球化学特征及古海洋环境:以乌力吉陶来剖面为例

为厘定银额盆地石炭系—二叠系阿木山组碳酸盐岩沉积时的古海洋环境,为油气勘探提供理论依据。笔者以乌力吉陶来剖面为例,通过剖面实测及系统采样,采用岩石学与地球化学相结合的方法,探讨阿木山组碳酸盐岩形成时的古海洋环境及油气勘探前景。地球化学特征表明:阿木山组碳酸盐岩陆源元素质量分数均较低,稀土元素特征值、碳氧同位素之间未见明显相关性,受陆源物质、成岩作用及热液作用的影响较弱,所测地球化学数据能有效反映碳酸盐岩形成时的古海洋环境。阿木山组碳酸盐岩沉积于正常海相环境,属温暖或炎热的亚热带气候,古氧相为弱氧化–弱还原环境,古海水温度为13.22~34.60℃,平均值为21.35℃,总体经历了1个大的海侵海退旋回。根据碳酸盐岩的分布及生烃条件,预示阿木山组有较好的油气勘探前景。

碳酸盐岩C,O,Sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用

碳酸盐岩C,O,Sr同位素研究是地球化学重要的示踪手段之一,它可以为研究古气候、古环境的变化提供定量的依据。研究结果表明:δ(13 C)的高值对应海平面的上升和有机碳埋藏速率的增加,δ(13C)的低值则对应了海平面的下降和有机碳埋藏速率的降低;87Sr/86Sr比值与海平面变化呈负相关性;δ(18O)常作为判断碳酸盐是否受后期变化的标志之一。用海相碳酸盐岩C,O,Sr同位素示验古气候,古海洋环境,一般要求(Mn/Sr)<-10×10-3,δ(13 C)与δ(18O) 不呈正相关关系。

四川盆地晚震旦世古海洋环境恢复及地质意义

基于四川盆地灯影组3个采样点69组碳氧同位素样品测试分析,在充分论证样品有效性的基础上,对研究区碳氧同位素特征展开分析,进而探讨对应的古海洋环境及地质学意义。四川盆地灯影组白云岩δ13C值分布在-2.85‰~4.44‰,平均值为1.8‰;δ18O值为-9.02‰^-1.90‰,平均值为-5.42‰,碳氧同位素整体变化趋势与中国扬子地台其他区域基本相同。古海洋环境恢复表明,震旦纪灯影期研究区整体处于海相环境;灯影期海水温度主要介于15~30℃之间,属温暖或炎热的亚热带气候;海平面共经历了缓慢海进、低位振荡海退、高位振荡海退、短暂海进、持续海退、振荡海退六个阶段。在海平面升降、气候变化、构造运动以及火山活动等众多因素的影响下,灯影组白云岩δ13C值共出现4次负漂移(N1~N4)和2次正漂移(P1~P2);受古海洋环境的影响,盆地沉积了特征明显的灯二段葡萄状藻云岩、灯三段暗色碎屑岩以及灯四段富藻云岩。

大洋铁锰结壳的地球化学与古海洋环境示踪

主要回顾近年来铁锰结壳在深度定年、主量元素、微量元素及Sr ,Nd ,Pb同位素地球化学及其古海洋环境示踪方面的主要研究进展 ,并提出有关认识和展望。

贵州二叠纪—三叠纪古气候和古海洋环境的地球化学研究

通过对贵州二叠纪和三叠纪地层沉积岩相、古生物组合、稀土元素、碳氧同位素和微量元素地球化学综合研究，发现贵州二叠纪、早一中三叠世和晚三叠世三个地质时期古气候和古海洋环境有明显差别。其中二叠纪为潮湿的热带海洋性气候，海水相对氧化，盐度正常，平均温度为53℃；早一中三叠世为干燥的大陆性气候，海水相对还原，盐度较高，平均温度为38℃；晚三叠世又转变为潮湿的气候，海水相对氧化，盐度正常，平均温度为44℃。，结合泛大陆演化特征，讨论了造成气候变化的原因。

南海北部盛冰期以来古海洋环境变化的沉积记录

利用气候替代指标Uk37SST,浮游有孔虫Globigerinoidesruber的δ18O,δ13C,微体古生物种群变化、陆源和生源组分以及沉积物粒径等,对南海北部69孔沉积物进行综合研究.结果表明Uk37SST在冰后期为23.3～26.9℃,在末次盛冰期时为22.2～23.8℃.用浮游有孔虫转换函数法对季节温差进行估算,在冰后期为4.5～7.0℃,在末次冰期为7.0～9.0℃,两种估温法均反映了古气候变化相应的海水表层温度.69柱沉积物地层记录在末次盛冰期浮游有孔虫温带优势种Neogloboguadrinapachyderma和营养种Neogloboguadrinadutertrei丰度一致增加;热带优势种Pulleniatinaobliqueloculata和Globigerinoidesacculifer以及超微化石丰度则相应减少,而冰后期则相反.浮游有孔虫、钙质超微化石组成和数量的改变也为古海洋温度升、降提供了直接的证据.研究还表明南海北部冰后期以河流搬运为主,末次盛冰期时以风力搬运占优势,这反映了冬季风强化.

东菲律宾海新型富铁锰结壳的古海洋环境记录

尝试恢复东菲律宾海新型深水水成富铁锰结壳典型样品生长过程中所记录的古海洋环境.通过对其微间距取样样品的地球化学和铀系年代学综合研究,得到了该结壳的3个主要生长阶段及其对应的古海洋环境.第一阶段为晚中新世晚期-早上新世的结壳快速生长期,壳层结构疏松并含有较多的火山碎屑物质,对应着中中新世初期-上新世早期的南极底流活跃和降温;第二阶段为早、中上新世的结壳生长间断期,形成深海粘土沉积,表明此时南极底流的减弱和升温;第三阶段为中上新世以来的结壳缓慢生长期,指示着南极底流的再次活跃和强降温,其强度和范围均超过第一阶段,更利于致密和高纯壳层的发育.研究区的这段古海洋学历史在以往研究中一直不甚明了.

氮的生物地球化学循环及氮同位素指标在古海洋环境研究中的应用

氮元素（N）不仅是氨基酸、核酸、色素等生物分子的重要成分，也是生物的限制性营养元素，对生物生产力和生命的演化具有重要作用。在不同的氧化还原环境下，氮的生物地球化学循环模式和氮同位素的分馏显著不同，因此，保存在海洋沉积物中有机质的氮同位素组成具有示踪氧化还原环境和海洋分层结构的潜力。近年来，氮（N）的生物地球化学循环及氮同位素指标在重建古海洋环境方面发挥了越来越重要的作用。

南海北部晚更新世以来的古海洋环境演化特征——来自N-31柱样的沉积记录

对南海北部N-31柱状样沉积物进行了浮游有孔虫定量分析鉴定、氧碳同位素、碳酸盐含量和粒度测试以及AMS14C测年,并采用古生态转换函数计算了表层海水古温度和温跃层深度,揭示了该海区约55ka以来的古海洋环境特征。转换函数计算的表层海水古温度结果表明,夏季温度的变化范围为27.0～29.6℃,变化幅度为2.6℃,冬季温度变化范围为18.2～27.0℃,变化幅度为8.8℃。与南海南部转换函数温度对比表明,南海南部的温度比南海北部要高,这种差异在冬季时表现更为突出。温跃层转换函数计算的温跃层深度结果表明,MIS3～MIS2期时温跃层深度没有大的变化,而从冰期向冰后期过渡时,温跃层深度逐渐增大。

黔中地区震旦系洋水组地球化学特征及其对古海洋环境的指示

为重建黔中地区震旦纪陡山沱期古海洋环境,选取小河磷矿(XH)、息烽磷矿(XF)含磷岩系剖面,通过系统采样及岩矿鉴定、扫描电镜、微量元素和稀土元素分析,揭示古海洋环境对磷块岩沉积的影响作用。结果表明,磷矿成矿受黔中古陆长期剥蚀夷平形成的无障壁海岸海滩环境控制。陡山沱期洋水组磷块岩Sr/Ba值一般大于1,均值分别为1.90 (XH)和0.95 (XF),而澄江组沉积物Sr/Ba值均小于1,均值分别为0.11 (XH)和0.18 (XF),说明沉积环境由澄江期的湖泊相转变为陡山沱期的海相。小河剖面V/Cr和Ni/Co均值分别为1.77和2.17,息烽剖面V/Cr和Ni/Co均值分别为1.26和2.83,均位于弱氧化—氧化区间。息烽磷矿磷块岩δCe为0.75~0.95,均值0.85,小河磷矿磷块岩δCe为0.74~1.09,均值0.88,Ce负异常由底部至顶部逐渐增大,显示沉积环境由次氧化—氧化的转变。这种氧化转变不仅造成了浅水富磷海岸大洋生产力的提升,进一步促使与生物作用相关的磷块岩沉积,同时造成的生命演化也改变了大洋含氧结构,因此成磷环境的氧化转变是对新元古代氧化事件与生命演化的响应。

冲绳海槽北部陆坡4.4万年以来古海洋环境演化的地质记录

利用AMS 14C年代测试、氧同位素分析和浮游有孔虫分析重建了冲绳海槽北部陆坡 DOC 42 孔约 44cal.kaBP以来的古海洋环境演化记录。DOC 42孔沉积速率整体较低, 呈明显的阶段性变化: 在氧同位素 3 期和LGM期间沉积速率相对较大,分别为7 3和14 cm/ka; 末次冰消期以来的沉积速率则显著降低, 与冲绳海槽冰后期沉积速率高于末次冰期明显不同; 自约6 4 cal.kaBP以来, 沉积物堆积作用基本可以忽略, 表明了受黑潮入侵引起的中国东部陆架环流体系的改变, 岩心所在区域的沉积格局发生了重大变化。浮游有孔虫氧碳同位素、转换函数古温度和低温、低盐特征种Globigerina quinqueloba 等一致反映了冲绳海槽北部在氧同位素 3 期早期约 37 5~44 cal.kaBP期间存在明显的低温、低盐阶段, 表明该期间冲绳海槽北部的沿岸冲淡水影响明显加强,而在氧同位素3期晚期该区可能受到了黑潮暖流的影响。此外, 浮游有孔虫 Pulleniatina obliquiloculata 与氧同位素记录有很好的对应关系, 表明它是冲绳海槽末次冰期以来的一个可靠的海洋环境指标。

湘西震旦—寒武纪交替时期古海洋环境的恢复

前寒武纪至寒武纪的交替时期是地质史和生命史的重要转折。中国南方地区广泛发育了上震旦统、下寒武统的黑色岩系。文中运用沉积学和沉积地球化学的理论和方法对湘西黑色岩系的岩石类型、矿物组成、元素地球化学特征、干酪根的结构以及碳同位素的组成等方面进行了研究 ,讨论了黑色岩系的形成条件 ,恢复了震旦纪 /寒武纪地史转折期的古环境。研究认为 ,湘西地区在晚震旦世和早寒武世地史转折期的生物爆发和高有机质的产率是形成缺氧环境的重要因素之一。

锰结核生长的古海洋环境与事件

本文通过东太平洋海盆、中太平洋海盆锰结核、云南东南部土壤锰结核及原生沉积锰矿特征及形成环境的对比研究,表明:(1)海洋水深,地形、生物生产力与水—沉积物界面的Eh、pH值等是控制锰结核物质成份、生长速率及分布格局的重要因素,(2)南极底层流和深海沉积间断的形成发展是造成锰结核生长间断的关键,(3)新生代低海平面时期可能是锰结核生成的重要时期。

末次冰消期以来冰岛周边海域古海洋环境及海冰研究进展

冰岛位于北大西洋北部地区,是对全球气候变化最为敏感的区域之一,对其周边海域古海洋环境的深入研究是全球气候变化研究的重要组成部分。海冰的大面积分布是该地区的显著特点之一,对全球气候系统产生较大的影响意义。此外,冰岛周边海域大量火山灰沉积,也为古海洋环境研究提供了可靠的年代资料。本文以冰岛为中心,回顾了冰岛周边海域末次冰消期以来古海洋环境及海冰研究的现状,探讨了该海域不同记录之间的差异,并通过分析末次冰消期以来古环境研究的不足,提出了相应的展望。

一种古海洋环境的静态恢复法

研究地质历史中古海洋和古大气环境的演变具有十分重要的意义。古环境定量分析的关键是如何确定古环境的各种特征参数 ,如古气温、大气中O2 分压、CO2 分压、海水 pH值及海水的化学组成等。目前 ,国际上常用的方法包括 :①沉积岩分析法 ;②包裹体分析法 ;③同位素分析法。我们系统地介绍了这几种方法 ,论述了海水 pH值的梯度变化特征和蒸发环境下古海水的化学组成演变特征 。

珊瑚的TIMS铀系年龄和Sr/Ca对古海洋环境研究

全球环境变化的研究已成为第四纪地质学中的热点,而高精度、高灵敏度测定年龄又是其中迫切需要解决的关键问题之一.本文介绍了目前国内外用热电离质谱(TIMS)铀系法对海洋珊瑚定年和Sr/Ca值的测定及对古环境研究的一些成果.最近我们也用MAT-262质谱仪对珊瑚进行过测试,取得了比较满意的结果.

四川盆地东北部地区陡山沱组黑色页岩古海洋环境与有机质富集机制

四川盆地下震旦统陡山沱组页岩不仅是重要的烃源岩层系也是页岩气勘探的潜力层位,目前对其黑色页岩古海洋环境演化与异常富有机质形成的响应关系还不清楚,因此制约了盆地烃源岩整体评价与资源勘探部署。为此,基于四川盆地东北部地区(以下简称川东北地区)城口区块陡山沱组二段(以下简称陡二段)黑色页岩沉积相与沉积微相研究、环境特征矿物(草莓状黄铁矿)粒径与形态统计分析结果,以黑色页岩有机地球化学分析及古海洋环境关键元素地球化学指标研究为依据,重建了该区陡二段黑色页岩形成的古海洋环境模式,探讨了古海洋环境演化与有机质富集响应的关系。研究结果表明:①陡二段黑色页岩整体为斜坡—盆地相沉积环境,可划分为灰色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩、灰色浊积泥岩—粉砂岩、灰黑色块状含钙粉砂质泥岩、黑色薄层富有机质泥岩、灰黑色薄层钙质泥岩5个沉积微相,异常富集有机质层段主要发育于后面2个微相;②环境特征矿物(草莓状黄铁矿)粒径与形态统计分析、U与Mo富集系数(UEF、MoEF)分析共同揭示陡二段早期古海洋为缺氧沉积环境,晚期逐渐过度贫氧环境;③陡二段古生产力水平整体为低—中等水平,期间有间歇性高生产力沉积期;④陡二段沉积晚期与早期相比,陆源碎屑输入量明显增加,其中下部异常富集有机质层泥岩及钙质泥岩TOC介于1.89%~7.26%,均值为4.09%。结论认为,该区氧化还原条件与TOC具有良好的协变关系,是有机质富集主要控制因素;间歇性高生产力是钙质泥岩相异常富集有机质的原因,而较多的陆源碎屑输入通量会在一定程度上削弱有机质的富集。

藏南贡嘎晚侏罗世—早白垩世海相地层地球化学特征与古海洋环境演化

西藏南部有出露良好的海相侏罗纪—白垩纪地层。本研究针对采自藏南贡嘎东拉剖面的样品进行了常量、微量和稀土元素分析,探讨晚侏罗世—早白垩世海洋沉积环境的演化。Fe_2O_3+MgO与TiO_2、Al_2O_3/SiO_2关系判别图显示,从晚侏罗世维美组到早白垩世桑秀组,研究区经历了从大陆岛弧到大洋岛弧的构造演化。Mn、Fe、V、Co、Ni、REE等指标元素,和U/Th、V/Cr、Sr/Ba、Lan/Ybn、V/(V+Ni)等比值结合显示:沉积条件也从维美组浅海富氧、低盐、高沉积速率的环境演化为早白垩世桑秀组深海、水体分层、盐度升高、沉积速率降低,具有明显深海沉积特征的环境。地化数据分析结果总体上与岩性成因分析相一致,即维美组砂岩所指示的浅海相沉积,桑秀组从下部的粉砂岩到上部钙质泥岩,经历了水体由浅到深的变化过程。

中太平洋富钴结壳中生物标志物、有机碳同位素地球化学及其古海洋环境意义

利用2003年大洋DY105-12,14航次在中太平洋海山获取的KXD28富钴结壳样品,采用气相色谱(GC)内标法对该结壳样品的分层样进行了可溶有机质(氯仿沥青"A")及其族组成(饱和烃、芳烃、非烃)、正构烷烃、类异戊二烯烃的定量分析,并结合总有机碳(TOC)及有机碳同位素(δ13 C)分析,探讨了结壳样品有机质来源及富钴结壳组成与生长环境之间的关系。结果表明:(1)富钴结壳中有机质生物母源主要为海洋生物和菌藻类,并混有少量陆源物质;有机碳同位素同样也指示了海洋水生生物碳同位素特征;(2)KXD28结壳从底层到最外层有机碳同位素发生了很大变化,结壳中有机碳同位素组成变化与结壳生长过程中的海洋环境气候相符合:富钴结壳生长前期δ13C组成由正变负,对应全球气候变冷,南极底层流向太平洋挺进;而富钴结壳生长后期δ13 C逐渐偏正,与全球气候变暖和南极底层流萎缩相关联。

赫南特冰期古海洋环境转变及其成因机制研究现状

奥陶纪—志留纪转折期是地质历史时期一个重要的时间节点,形成了广为人知的赫南特冰期。该冰期的形成不仅诱发了显生宙第二大的两幕生物绝灭事件,同样使海水中的地球化学元素循环受到强烈的影响,如海洋碳酸盐与大气CO_2的循环受到扰动,全球海平面的降低促使水体逐渐富氧化,进而导致海洋水体Mo、S、U等同位素值出现波动,而冈瓦纳大陆被冰雪大面积覆盖则削弱了铝硅酸盐岩的风化作用,并限制了陆壳放射性^(187)Os、^(87)Sr同位素向海水的运移。赫南特冰期的成因一直是学界探讨的热点,被归结于风化作用、火山活动的增强或有机碳的大量埋藏等因素,但对冰期的成因机制与持续时间仍具有较多的争论,其原因很多,比如缺乏独立的生物地层单元同时能够控制浅水碳酸盐岩及深水泥页岩区,缺少转折界限处高精度的地球化学信息与全球等时地层格架下的对比,以及未能排除风化作用、成岩作用和构造热事件对古海洋与古气候重建时的扰动等。