华北克拉通矽卡岩型富铁矿成矿关键控制因素:来自地层学的制约

华北克拉通矽卡岩型富铁矿床成矿关键控制因素一直是科学研究的热点和难点,也是制约下一步找矿方向和进一步实现找矿突破的关键。本次工作基于对华北克拉通典型矿床矿体分布规律的研究,基于地层学分析,研究了矿体分布的关键控制因素和制约机理。华北克拉通各典型矽卡岩型富铁矿床主矿体与围岩层系、岩溶层、膏岩层等的空间关系密切,主要分布于中奥陶统峰峰组二段、下马家沟组二段和上马家沟组二段,处于主要含膏层的上覆强岩溶层。地层学因素对矽卡岩型富铁矿床成矿的关键控制作用主要表现在四个方面:岩溶层系的垂向分布制约富铁矿体就位的有利空间;不整合面的发育控制岩溶系统发育的程度,影响富铁矿体规模;层序地层对岩溶期次的约束作用,限定了岩溶发育层位以及富铁矿层的分布;膏盐岩层指示阶段性强岩溶作用的底界,限定富铁矿体赋存的有利空间下限。根据研究认识,建立了华北克拉通矽卡岩型富铁矿床地质找矿模型,提出七个潜在成矿空间层段,其中包括三个主力成矿层段,并指出了下一步重点找矿及研究方向。

地堑型盆地陆棚三角洲全息地层学

地堑型盆地陆棚三角洲全息地层学研究需要进一步深入,以国外典型陆棚三角洲为例,基于经典层序地层学理论,结合地震反射终止关系识别和划分三级层序和体系域,建立层序地层格架;基于旋回地层学理论,利用小波变换、频谱分析和反傅里叶变换滤波等方法识别钻井自然伽马曲线蕴含的米兰科维奇旋回,结合地质年代基准点,建立绝对天文年代标尺;综合年代地层、岩石地层、磁性地层、层序地层、旋回地层和地震地层共同建立全息地层格架,提出地堑型盆地陆棚三角洲层序界面定年方法和建议。结果表明:新近系可以划分为5个三级层序和15个体系域。以23.03 Ma为基准点,CS1、CS2和CS3层序的顶界面绝对地质年龄分别为13.93、9.13和2.13 Ma,其最大海泛面对应的绝对地质年龄分别为20.03、12.13和6.13 Ma。针对地堑型盆地热坳陷期陆棚三角洲向海进积并横向生长的特点,全息地层学研究建议结合磁性地层定年和全球海平面曲线,在层序格架的约束下利用钻井的旋回地层计算削截顶面的地质年龄,如果与磁性地层年龄基本相符,则与钻井削截顶面最近的斜交层序界面便代表着真实的等时界面。

研究生学位课程“层序地层学”的教学改革与实践

“层序地层学”是地质学、地质资源与地质工程以及地球物理学等专业研究生的学位课程。随着研究生培养形势和需求的不断变化,原有的教学效果已不能满足新形势下社会对学生专业能力日益增长的要求。根据新时代研究生培养需求和课程教学中存在的问题,通过更新课程内容、调整课程结构、提升教学方法、建设线上课程、改革考核方式等进行了课程教学改革与实践,有效提升了课程教学质量。

上扬子地区新地1井五峰组—龙马溪组下段高分辨化学层序地层学与页岩气关系分析

【研究目的】本文旨在综合地球化学、高分辨层序地层学理论和方法,探索厚层页岩地层划分对比的化学层序地层新方法,建立上扬子地区新地1井五峰组—龙马溪组下段高精度化学层序地层格架,为研究区页岩气勘探提供科学依据。【研究方法】本研究利用上扬子地区新地1井的岩心、测井及样品分析测试资料,优选出陆源输入强度相关元素组合、自生沉淀强度相关元素组合、有机质吸附及还原强度相关元素组合作为指标体系,进而划分四级化学层序地层。【研究结果】新地1井五峰组划分为LCW层序,龙马溪组下段自下而上细分为MCL1-1、MCL1-2、MCL1-3、MCL1-4四级层序。陆源输入强度相关元素组合总量在层序界面附近相对较高,而最大海泛面附近相对较低;自生沉淀强度及有机质吸附及还原强度相关元素组合总量在层序界面附近相对较低,而在最大海泛面附近相对较高。【结论】不同地化指标体系代表了不同的成因意义,陆源碎屑输入强度和自生沉淀强度越小、有机质吸附及还原强度越大的沉积环境有利于页岩中有机质富集,其旋回性变化对区域海平面变化有相应响应,具有区域一致性,是区域地层对比的重要依据和有力手段。

大尺度自成因机制与自成因地层学

在海平面升降、构造活动、沉积物供给等外部驱动作用下,沉积地层的叠置受自成因和他成因两种机制的控制。近年的认识表明,自成因机制可发生在沉积过程的各个时空尺度。不同于小尺度自成因机制仅发生在沉积系统的局部,大尺度自成因机制可在盆地范围内系统性地控制地层的发育,能够修饰甚至改变他成因过程。要想准确地探究地层的叠置样式与外部驱动条件之间的关系,必须有效地鉴别大尺度自成因与他成因过程。基于对大尺度自成因过程的认识,逐渐建立与发展了自成因地层学。它提出的自成因与他成因观、平衡响应与非平衡响应观为解析地层叠置样式与外部驱动条件之间的关系提供了新的视角。自成因地层学一方面对外部驱动条件分为稳定的(速率等作用方式保持不变)与不稳定的(速率等作用方式发生改变),由前者形成的地层叠加样式(或过程)称为自成因的,后者形成的地层叠加样式(或过程)称为他成因的。另一方面也将地层叠置样式分为稳定的(加积速率与进积速率的比值R_(agg)/R_(pro)保持不变)与不稳定的(R_(agg)/R_(pro)发生改变)。若稳定的外部驱动条件形成稳定的地层叠加样式,称为平衡响应,是自成因过程;稳定的外部驱动条件形成不稳定的地层叠加样式称为自成因的非平衡响应。此外,不稳定的外部驱动条件也可能形成稳定的地层叠加样式,称为他成因的非平衡响应。自成因地层学认为,由于自成因非平衡响应机制的普遍存在,地层的叠加过程通常表现得不稳定。相比而言,稳定的地层叠加样式仅在特殊情况下才能发生。传统成因地层学应当重视大尺度的自成因机制。

华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境.

基于综合地层学的灰黑色黏土工程地质特征研究

地层的精确划分,是岩土工程中统计地层工程地质特征指标的重要前提。近年来,综合地层学作为地层对比及划分的有效方法,在国内外取得大量的研究成果,但在岩土工程领域的应用却是空白。本研究结合济宁市城市地质调查钻井资料,以综合地层学理论为指导,利用岩石地层特征、沉积地层特征、生物地层特征及年代地层特征4个方面的研究进行多重地层划分与对比,建立了灰黑色黏土地层划分的新方案。基于新的地层方案,通过济宁18个工程地点的室内土工试验及原位测试数据,对灰黑色黏土的工程地质特征进行了系统的研究和分析,发现济宁灰黑色黏土整体上具有孔隙比较大、压缩性较高、抗剪强度较低及原位测试指标低等特征;从局部来看黑土湖组灰黑色黏土为一般性黏土,而白云湖组灰黑色黏土属于高液限淤泥质软黏土,为特殊性土,在工程中应加以区分。最后,针对综合地层学及岩土工程两个学科研究现状,笔者提出了今后研究的新方向:运用地质理论去解释岩土工程中的地层问题的同时,也要利用岩土工程的资料去充填地层空白。

锶同位素地层学新方法探究

锶同位素地层学(Strontium Isotope Stratigraphy,简称SIS)是建立海相沉积岩层年代模型的一种重要方法。该方法在油气勘探、古气候重建等领域有着广泛的应用。应用SIS的前提是:(1)全球海水锶同位素成分相对均一且随时间推移逐渐变化;(2)样品的锶同位素代表样品形成时原始海水的成分。但是,后期成岩蚀变以及样品表面吸附的杂质会改变样品的锶同位素组成,从而造成无意义的SIS年龄。因此,样品选择与前处理至关重要。文章全面总结了已有的海相碳酸盐岩锶同位素地层学的测试方法,包括样品前处理和锶同位素测试。近年来,为了精准地提取古海洋成分信息,多项应用碳酸盐钕、铅和锂同位素的研究对样品前处理流程进行了深入的探讨。结合这些领域的新发展,作者全面地研究了一个具有独立年龄限制的采集于埃及苏黎世海湾浅海中新世沉积地层中的牡蛎化石样品,根据淋洗溶液中的元素含量变化,推荐一套新的碳酸盐样品前处理流程。文章同时也总结和比较了使用热电离质谱仪(TIMS)和多接收电感耦合等离子质谱(MC-ICPMS)测试的锶同位素的准确度和精度。尽管对于锶含量较高的样品,新一代MC-ICP-MS能够达到与老一代TIMS相似的精度,但是对于含量较低或者对精度要求较高的样品,TIMS仍然是SIS研究的首选。最后,作者对使用MC-ICP-MS开展锶同位素地层学提出一些建议。

层层岩土 历史书页——考古中的地层学

历史的车轮不断前进,一幕幕的往事记录在“书”中,“书”不仅仅包括千百年留下的带有文字的甲骨、青铜器、竹简、丝绸和装订成册的纸张,也包括埋藏着各种文物古迹的层层岩土。相比起人类几千年的文明史和700万年的演化史,地球46亿年的历史更为悠久。不论是研究人类历史,还是研究地球历史,其方法有共通之处,这就是地层学。

以学生为中心的地层学课程教学改革与实践

为了提高地质学和资源勘查工程本科地层学专业课程的教学质量,对课程的教学内容、教学方法、教学实践及课程考核等进行了改革和探索,并取得一些成果。在教学内容上注重理论与野外实践和科学研究实践相结合,同时挖掘与课程相关的思政内容,帮助学生树立正确的人生观和价值观;在教学方法上注重提高学生的课堂参与度,采用研讨法、翻转课堂、增加沉浸式实例教学等方法;在教学实践上,注重应用先进技术服务课程教学和实践,将科研创新成果融入本科实验教学,编写课程实习教材;在教学评价方法上注重全过程考核的教学评价机制。通过一系列的教学改革与实践,地层学课程教学效果明显提升,本文对本课程的针对性改革措施进行整理、归纳,为其他相关课程的教学改革与创新提供借鉴依据。

陕西镇安西口石炭系—二叠系界线剖面综合地层学研究

对中国海相石炭—二叠系界线典型剖面陕西镇安西口剖面进行了生物地层、层序地层、磁性地层、事件地层多学科综合研究。在石炭—二叠系界线附近建立了4个牙形石生物带,自下而上依次为Streptogna-thoduselegantulus带,S·elongatus带,S·gracilis带和S·isolatus带。将研究区石炭—二叠系界线置于S·isolatus带的底界,较以带Pseudofusulinakrotowisphaeroidea-Dunbarinella(PD)带的底界为标志确定的石炭—二叠系界线层位低3·3m。在西口剖面上石炭统逍遥阶至下二叠统隆林阶,以初始海泛面作为层序界面,识别出12个四级层序(大体相当于副层序组),构成5个Ⅱ型三级层序。这5个三级层序及其对应的海平面变化与贵州独山、罗甸纳水、紫云扁平剖面同期地层中三级层序及海平面变化旋回之间显示出较好的对应关系。除下杨家河阶外,其余各阶的底界,包括逍遥阶、上杨家河阶、范家河阶、垭口阶及隆林阶的底界,基本上都位于沉积相转换点或其附近,即层序地层及海平面变化旋回的关键界面或其附近。表明这5个三级层序的关键界面与年代地层界线的关系相当密切。碳酸盐岩磁化率大小与碳酸盐岩微相存在一定的对应关系,显示相对海平面变化是控制碳酸盐岩磁化率大小的重要因素。另外,在重要地层界线附近常出现磁化率异常高值,说明碳酸盐岩磁化率可能作为地层划分对比的重要依据。西口地区晚石炭世逍遥期至早二叠世隆林期地层中可识别出两次明显的类辐射事件。第一次类辐射事件发生在Occidentoschwagerinaalpina-O·postgallowayi(OS)组合带底部,即下杨家河阶的底部。第二次辐射事件发生在Mccloudiaregularis-Par-aschwagerinafragosa-Robustoschwagerinaxiaodushanica(MPR)组合带底部,即范家河阶的底部。具有三级和三级以上隔壁的四射珊瑚动物群突然大量繁盛,代表四射珊瑚演化进程中一次重大变革。在陕西镇安石炭—二叠系界线附近,这个生物事件首现层位相当于类Pseudofusulinaurdalensi(PU)带下部,高于该带底界不到12m,以Xikouphyllum-Shaannanophyllum-Szechuanophyllum-Wentzellophyllum组合带为代表。在这个层位牙形石也发生了重要变化。各类地质事件记录出现的层位关系密切。在垭口阶底界各类地质事件记录吻合最好,隆林阶底界次之,然后是范家河阶底界。与上述3条界线相比,在镇安西口剖面上,以牙形石Streptognathodusisolatus的首现位置确定的石炭—二叠系界线事件地层特征不明显,既不是一个生物辐射演化面,碳酸盐岩磁化率变化也不太明显,在实际工作中不易使用。

从第31届国际地质大会看地层学研究进展

介绍了第 3 1届国际地质大会有关地层学学术讨论的主要内容 ,包括地质年代表、生物地层学、事件地层学、层序地层学、磁性地层学、同位素地层学、综合地层学、沉积相与沉积古地理、生物古地理、构造古地理 10个方面。这些研究可以明显反映出目前国际地层学研究的现状和发展趋势。地层学研究不断深入 ,特别是一些经典地区和关键层段的研究依然在不断深入 ,这些经典地区和关键层段在研究理论和研究方法上的突破带动了整个地层学研究的发展 ;地层学研究领域不断扩大 ,服务范围也不断扩大 ,地层学与其它学科相互渗透 ,为地层学这门古老的学科注入了新的生命力 ;地层学各分支学科相互结合 。

地质类研究生课程思政元素的融入与实践——以“地层学基础与前沿”课程为例

从研究生培养目标和当前研究生思想状况分析来看,高校通过研究生专业学位课程对学生进行世界观、人生观、价值观等方面的思政教育及价值引领是极为必要的。“地层学基础与前沿”是地质类研究生的专业学位课。近几年教师们利用启发性和互动性等多种教学方法,通过讲解典型案例,将家国情怀、生态文明、生命教育、科技创新等思政元素有效融入课堂教学,实现知识传授与价值引领相结合,取得了良好的教学效果。本文基于上述研究成果,系统阐述了地质类研究生课程思政元素的育人特点和成效。

层序地层学的起源及其发展

层序地层学脱胎于地震地层学 ,它已经在石油及其它沉积矿产勘探中得到了广泛的应用。目前 ,国际上层序地层学的应用和研究大体上可以分成 3个学术组 ,即Vail为代表的Exxon组、Gal loway组及Cross组。他们有共同的术语 ,但概念模型及思路方法又各不相同。本文探讨了层序地层学的起源和演化及各学术组的特点和优势。

我国油气层序地层学进展及在碳酸盐岩油气勘探中的应用

结合"全国第5届油气层序地层学"学术研讨会的相关内容,阐述了我国油气层序地层学理论和技术方法研究的进展;介绍了有关坳陷型盆地、断陷型盆地和深水扇特别是海相碳酸盐岩—生物礁系统油气层序地层学领域等重要研究成果;指出其现实意义特别重要,对于我国各大油气区及海洋深水油气勘探及可持续发展具有明显的推动作用。

新书介绍——《层序地层学》(第二版)

当代地球科学正在不断地朝着全球化、科学化、综合化和信息化的方向发展,这就要求人们不断地修订完善传统的地质认识,充分和创新性地利用多种信息,促进众多地学分支学科相互交叉渗透,以满足地球科学迅速发展。20世纪80年代末期诞生并被人们广为接受的层序地层学正是顺应了地球科学发展的历史潮流,它的出现和应用提供一个完整统一的地层学概念,就象板块构造学说一样,改变了分析世界地层记录的基本原则,开创了了解地球历史的一个新纪元。

东北平原杜蒙钻孔的磁性地层学和磁化率对松嫩古湖演化的指示

湖相沉积是过去气候环境变化研究的重要地质记录.东北平原在早-中更新世时期曾发育一个巨型湖泊(松嫩古湖),对这一古湖的演化历史和机制仍需多钻孔的进一步研究.本研究针对东北平原杜蒙(HL)钻孔沉积物开展了26Al/10Be同位素年代学、古地磁年代学、磁化率地层学和岩石磁学研究,结果表明:(1)令字组和林甸组湖相沉积的界线为约900 ka;(2)林甸组的磁化率明显高于令字组,令字组的高矫顽力弱磁性矿物贡献相对较大;(3)林甸组磁化率的升高可能与湖平面降低、水动力增强、入湖的强磁性矿物增多或者氧化还原条件改变,从而生成了强磁性铁的硫化物有关;(4)约900 ka前后,松嫩古湖萎缩,可能与中更新世气候转型期间大西洋深层翻转流(Atlantic meridional overturning circulation,简称AMOC)减弱致使热带辐合带(Intertropical Convergence Zone,简称ITCZ)南移,以及海平面下降造成更多陆地暴露地表,水汽输送距离增加,进而共同导致东亚夏季风降水减少有关.

旋回地层学:地层学解读时间的第三里程碑

围绕对地质时间的认识,地层学取得了从岩石地层学、生物地层学和旋回地层学3次里程碑性的重大进展.以生物地层学为基础并与放射性同位素定年技术相结合建立的、以百万年为计时单位的地质年代表既创造了地层学的辉煌,也在一定程度上降低了地质学对精确数字定年的不懈追求和为人类社会服务的功能.本文以时间为线索,简要回顾了地层学解读时间的漫长过程,阐述了旋回地层学概念的起源、形成和发展,以及旋回地层学与层序地层学在科学目标、研究内容和研究方法上的异同.以广西晚泥盆世弗拉期-法门期之交海相碳酸盐地层为例,从理论与实践的结合上剖析了旋回地层学的研究方法以及在岩石地层学和生物地层学基础上构建高分辨率,并能与人类社会时间接轨的地质时间坐标的广阔前景和科学意义.

西澳大利亚新元古代Browne组-Hussar组旋回地层学研究

旋回地层学研究目前主要集中在显生宙,对于占据地球历史绝大部分时期的前寒武纪,相关研究较为薄弱。西澳大利亚的Officer盆地具有新元古代中期(约800 Ma)良好的地层沉积记录。Lancer 1井位于Officer盆地的西部,岩心底部包含新元古代Browne组—Hussar组约750 m的连续沉积地层,岩性以砂岩和泥岩互层为主,偶见白云岩夹层,是开展前寒武纪旋回地层学研究的理想材料。本文以自然伽马测井数据作为古气候替代性指标,通过频谱分析等方法进行了旋回地层学分析,结果表明Hussar组940~1200 m泥岩段的伽马测井数据记录了完整的米兰科维奇旋回,长偏心率、短偏心率、斜率和岁差控制的地层旋回厚度分别为34、8~10、1.8~2.7和1.2~1.4 m。以构建的长偏心率周期(405 ka)标准曲线对该泥岩段进行天文年代校准,建立了浮动天文年代标尺,估计了约800 Ma的长偏心率、短偏心率、斜率和岁差周期分别为405、127、27~34和15.2~18.1 ka。此外,根据斜率周期(27±0.7)ka计算出当时的地月距离为(362935±1495)km,日长为(20.56±0.2)h。这一研究将填补新元古代早—中期(约800 Ma时期)旋回地层学研究的空白,为前寒武纪地月系统演化提供数据支持。

中国高分辨率层序地层学的研究现状

由科罗拉多矿业学院Cross教授提出的高分辨率层序地层学是以岩芯、三维露头、测井和高分辨率地震反射剖面资料为基础,运用精细层序划分和对比技术将钻井的一维信息变为三维地层关系,建立区域、油田乃至油藏级储层的成因地层对比格架,对储层、隔层及烃源岩分布进行评价及预测的一种新理论。其基本理论包括基准面原理、体积划分原理、相分异原理与旋回等时对比法则。20世纪90年代中期高分辨率层序地层学理论由邓宏文引入国内,大大地推动了国内高分辨率层序地层学的发展。中国高分辨率层序地层学研究取得的丰硕成果主要表现在:理论上的创新、油气勘探开发应用领域的拓宽和其他方面上的应用等。虽然高分辨率层序地层学仍有许多不足之处,但在陆相层序地层学的研究中,与经典层序地层学相比,它摆脱了海平面变化是层序形成的主控因素这一思想的束缚,从而可以实现对陆相高分辨率层序地层格架的构建,因此它是非常实用的一种新理论。