塔西台地寒武系碳同位素地层学与时间框架

塔里木盆地震旦系—寒武系白云岩是油气勘探的重要领域,中深1、柯探1、轮探1相继突破,表明勘探前景广阔。塔东地区由于生物化石丰富,岩石地层地质时代划分比较清楚;塔西台地区因钻孔取芯较少,且大量白云岩化造成生物化石难以识别与鉴定,导致寒武系地层划分与对比问题长期以来存在多解性(朱茂炎等,2019),因此塔西台地寒武系地层问题不仅是科学问题,也制约着生产实践。本文通过对塔西台地区钻孔开展碳同位素地层学研究,拟解决寒武系各岩石地层单位时代归属问题。

塔里木盆地库车河剖面有机碳同位素地层学及三叠系—侏罗系界线

三叠纪—侏罗纪之交发生了地史上五次最大规模之一的生物灭绝事件、中大西洋大火成岩省喷发、泛大陆进一步裂解导致的中大西洋开启以及大气CO_(2)浓度急剧升高等。然而该时期中国各板块主要发育陆相沉积,其三叠系—侏罗系界线(TJB)很难与定义于海相地层的全球层型剖面和点(GSSP)进行精细对比。应用基于C3植物的碳同位素地层学,进行了两次独立地、系统地以高等植物木质部为研究对象的采样和测试,获得了可以指示同期大气CO_(2)的δ^(13)C演化和进行全球等时对比的碳同位素地层曲线。并在植物大化石和孢粉的生物地层约束基础上,首次完成了库车河剖面与海相三叠纪末期生物大灭绝事件(ETE)底界和TJB的精细对比;推测与全球其他剖面ETE等时的地层界线位于38层底部附近,与TJB的GSSP等时地层界线位于41层底部附近。海相与陆相的ETE和TJB层位附近均出现了δ13C负偏,指示全球性的碳同位素的波动,推论该时期发生了全球规模的、地表圈层的碳储库扰动。

贵州乌当下奥陶统稳定碳同位素地层研究

本研究从贵阳乌当小谷龙剖面下奥陶统桐梓组和红花园组系统采集137件碳同位素样品,根据分析结果可识别出3次显著的碳同位素漂移事件:特马豆克阶中部Rossodus manitouensis带顶部至Colaptoconus quadraplicatus带底部的Top Skullrockian Isotopic Carbon Excursion (TSICE)、特马豆克阶上部Paltodus‘deltifer’带中部的碳同位素双峰值正漂事件Late Stairsian Isotopic Carbon Excursion (LSICE)及弗洛阶中部Serratognathus diversus带上部碳同位素漂移事件。小谷龙剖面识别的上述碳同位素漂移事件可与华南、波罗的地区、北美及阿根廷前科迪勒拉等地的同期漂移事件进行直接对比。

峡东埃迪卡拉系陡山沱组稳定碳同位素记录及其年代地层意义

基于峡东秭归青林口、泗溪和宜昌晓峰河埃迪卡拉系下部陡山沱组剖面岩石、层序和精细的碳同位素地层研究,在埃迪卡拉系下部陡山沱组底部、下部、中部、上部和顶部分别识别出5次以灰岩出现或黑色页岩增厚为标志的海侵事件,划分出5个可以进行区域对比的三级层序,自下而上分别命名为BDSS,LDSS,MDSS,UDSS和TDSS。以层序界面为对比标志,峡东埃迪卡拉纪不同古地理部位碳同位素组成变化的对比显示峡东埃迪卡拉系陡山沱组中内部发育5次可以进行区域乃至全球对比的碳同位素负异常,分别是分布在BDSS下部的SN1,LDSS上部的SN2,MDSS上部和顶部的SN3和SN4,以及分布在UDSS上部的SN5。其中SN1和SN4碳同位素负偏离最为明显,最小δ13C分别达到-4‰^-5‰和-9‰^-10‰,分别与Marinoan冰期上覆盖帽白云岩以及Gaskier冰碛沉积上、下地层中的碳同位素组成特点接近。SN4是埃迪卡拉系最晚冰期的产物。与SN1是埃迪卡拉系底界划分对比的标志相对比,SN4的出现应该是埃迪卡拉系内部再划分中另一个不可忽视的界线标志。

碳酸盐岩碳同位素地层学研究中数据的有效性

碳酸盐岩碳稳定同位素组成数据能否有效地反应原始大洋的同位素组成是稳定同位素地层学研究成败的关键,因此,如何准确地判断碳同位素比值的有效性成为该稳定同位素地层学研究中的焦点问题之一。碳同位素值有效性受成岩作用、地层缺失、样品处理过程等多方面因素影响,但成岩作用是诸多因素中最普遍、最主要的,因而正确判别碳同位素值可靠性通常也就是对样品及其同位素组成经受成岩改造程度的评定。确保碳同位素测试结果可靠应主要把握前期严格选样和后期数据分析两个重要环节。前期选样包括野外和室内两步,是在宏观尺度上对数据可靠性的把握;后期数据分析则主要是在严格选样的基础上,利用碳(及附带的氧)同位素自身数据特征以及借助Mn、Fe、Sr等微量元素特征从元素级别的微观角度对同位素值有效性做出进一步判别。

塔里木盆地寒武系芙蓉统SPICE的发现与碳同位素地层学对比

塔里木盆地寒武系芙蓉统发育大量的结晶白云岩,是油气勘探的重要目标层系.由于生物化石较少,且前人未在碳同位素地层研究中发现SPICE漂移这一芙蓉统标志,芙蓉统等时对比格架一直未能建立.本研究通过对塔里木盆地覆盖区的塔西台地和塔东盆地的代表性钻井的碳同位素地层研究,在塔里木盆地发现SPICE漂移,在塔西台地区三个钻井的下丘里塔格组中部均出现碳同位素正异常,幅度达1.5~1.9‰;在塔东盆地区突尔沙克塔格群下灰岩段出现幅度高达4.0‰的正漂移;据之大致确定了寒武系芙蓉统的底界.发现塔西台地区三个钻孔蓬莱坝组底部、塔东盆地区塔东2井突尔沙克塔格群顶部都出现一个δ13C值微弱正异常.提出碳同位素微弱负漂移之后的正漂移作为确定塔里木盆地奥陶系/寒武系界线的同位素地层标志,初步建立了塔里木盆地芙蓉统跨隆起、跨相区的等时对比格架.

塔里木盆地寒武系苗岭统碳同位素地层学与等时对比

塔里木盆地寒武系白云岩是油气勘探的重要领域,由于钻孔取芯较少,且大量白云岩化造成生物化石难以识别与鉴定,导致寒武纪地层的划分与对比问题长期以来存在多解性。通过研究塔里木盆地钻孔苗岭统-芙蓉统开展碳同位素地层学,拟解决寒武系苗岭统的等时对比问题。分析结果显示不同钻孔相同层位同位素漂移表现出一致性特征,塔西台地区沙依里克组底部出现明显的碳同位素负漂移(N1),阿瓦塔格组顶部出现碳同位素负漂移(N2),下丘里塔格组下部见碳同位素负漂移(N3)、中部出现碳同位素正漂移(P1);塔东盆地区突尔沙克塔格组下部出现碳同位素正漂移(P1’),莫合尔山组底部(N1’)、中部(N2’)、上部(N3’)各见一个碳同位素微弱负漂移。在古生物地层框架下,通过与全球对比分析,提出:1)塔西台地区沙依里克组底部碳同位素负漂移N1与全球性Redlichiid-Olenellid Extinction Carbon isotope Excursion(ROECE)可对比, N1底对应寒武系苗岭统底;推测塔东盆地区莫合尔山组底微弱负漂移N1’底对应苗岭统底。2)下丘里塔格组中部、突尔沙克塔格群下部出现的碳同位素正漂移(P1;P1’)与全球性Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion (SPICE)可对比, P1与P1’底对应芙蓉统排碧阶。3)塔西台地区苗岭统阿瓦塔格组底部碳同位素负漂移N2、塔东盆地区莫合尔山组中部负漂移N2’可能等时对应Drumian Carbon Isotope Excursion (DICE),代表鼓山阶/乌溜阶的接触界限;塔西台地区下丘里塔格组下部的碳同位素负漂移N3、塔东盆地区莫合尔山组上部的同位素负漂移N3’可能对应古丈阶/鼓山阶界线。

重庆綦江中—晚奥陶世稳定碳同位素地层学研究及其意义

碳酸盐岩地层中的碳同位素值(δ^13C)能够有效反应原始大洋的碳同位素组成,广泛应用于全球尺度或者区域地层对比,近十年来是地层学研究中的重要手段。本研究通过对重庆市綦江区安稳镇观音桥剖面进行系统的碳、氧同位素采样与分析,在宝塔组中识别了一次显著的碳同位素漂移事件GICE(Guttenberg Carbon Isotope Excursion),并将GICE分为两段(G1和G2)用于地层对比;其峰值段对应牙形类Hamarodus brevirameus带。通过与其他板块的同期事件对比,显示扬子地区的GICE事件及其次级波动具有重要的全球对比意义,可能是对全球古海洋环境变化和奥陶纪生物大辐射的一次响应。

安徽石台上奥陶统稳定碳同位素地层研究及其意义

华南奥陶纪地层发育连续,出露广泛,是开展相关地层学研究的理想地区。对皖南池州石台地区上奥陶统大田坝组、宝塔组及汤头组开展了详细的稳定碳同位素地层学研究,研究表明碳同位素曲线在宝塔组中下部显示一次明显的正漂移。根据前人关于该地区宝塔组的牙形类生物地层学研究结果,本碳同位素漂移事件应为GICE(Guttenberg Isotope Carbon Excursion)事件。基于碳同位素变化趋势与华南及全球其他地区进行对比,完善了华南扬子区奥陶系GICE的记录,进一步证实这次碳同位素漂移事件具有较好的区域和全球对比意义。

巢湖地区早三叠世碳氧同位素地层对比及其古生态环境意义

二叠纪—三叠纪之交的环境恶化事件不但导致了生物大绝灭,而且造成了自然界正常的碳循环崩溃。为了研究三叠纪早期生物复苏过程中的环境特征、碳氧同位素演化上的地层学意义,对巢湖平顶山西坡剖面下三叠统碳酸盐岩取样分析。研究结果表明,巢湖平顶山西坡剖面早三叠世碳氧同位素地层曲线与已知的平顶山北坡剖面碳氧同位素地层曲线相似。δ13C值在Induan阶、Olenekian阶底部首先表现为大幅度负漂,随后呈上升趋势。δ18O值除了表现出1Ma的周期性波动之外,与δ13C低值区对应处也具负偏趋势。δ13C、δ18O值的演化趋势反映了早三叠世海洋环境恶化、生物复苏十分缓慢。

四川南部埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期碳同位素地层学再研究

扬子台地作为中国埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期地层研究的重要区域,已经建立起一套较为完整的生物地层序列。然而,扬子台地寒武系下部地层的划分和对比目前依然存在一些困难和争议。在生物地层尚未得到很好限定的情况下,使用非生物地层标准,特别是碳同位素异常事件作为辅助标准来划分和对比寒武系下部地层值得尝试。本文选择四川南部乌斯河大桥剖面与范店剖面的灯影组和麦地坪组开展碳同位素地层学研究,结果显示乌斯河大桥剖面碳同位素值自下而上在稳定正值后,在麦地坪组底部出现了一次显著的负异常事件,由0左右快速降至-3.86‰;而范店剖面碳同位素值自下而上在稳定负值后,在麦地坪组上段出现了一次正异常事件,由-1.12‰左右快速升至3.43‰。在小壳化石生物地层学框架下,通过与扬子台地内其他地区寒武系下部典型剖面的碳同位素变化曲线进行对比后发现:乌斯河大桥剖面麦地坪组底部的碳同位素负异常事件为BASE事件;范店剖面麦地坪组上部碳同位素正异常的底部与Watsonella crosbyi首现点一致,是ZHUCE事件的可靠记录。本研究不仅补充了该地区碳同位素化学地层信息,也为认识扬子台地不同地区间寒武系下部地层发育差异与地层划分对比提供了有价值的证据。此外,通过综合分析华南、西伯利亚、蒙古和摩洛哥四个地区的经典剖面的同期地层碳同位素曲线与相关化石记录及同位素年龄的关系,本文认为碳同位素事件BACE与ZHUCE具有全球可对比性。虽然全球小壳化石的首现与BACE事件底部负异常的开始点不完全一致,但在有一定生物地层限定的情况下,结合同位素年龄, BACE事件可以作为寒武系底界对比的标志。而在大部分地区, ZHUCE事件底部与Watsonella crosbyi首现点一致,具有作为寒武系纽芬兰统第二阶地层划分对比辅助标准的潜力。

贵州关岭下三叠统永宁镇组碳同位素化学地层与海洋氧化事件

贵州关岭永宁镇下三叠统上部永宁镇组碳同位素化学地层及其对比研究表明早三叠世晚期特提斯洋曾发生了稳定碳同位素组成(δ13C)的强烈波动,且这一δ13C波动具有分布广泛和不受沉积相控制的特点。笔者分析和讨论了永宁镇组碳同位素化学地层与岩石地层、生物地层、层序地层和微量元素地球化学特征的关系,指出特提斯地区下三叠统上部地层碳同位素组成受全球海平面变化、洋流循环模式和生物复苏等多因素的共同影响,早三叠世晚期δ13C的强烈正异常是洋流循环模式改变引起大洋氧化和与此相关的生物复苏的结果。

扬子地台西南缘上三叠统小凹组岩石、生物、年代和化学地层及其对关岭生物群环境的暗示

系统分析和研究了贵州关岭新铺小凹组标准剖面的岩石、生物、年代和碳同位素化学地层特点及其对关岭生物群环境的制约,指出典型的小凹组主要分布在贵州关岭新铺和晴隆凉水一带,以陆棚盆地和陆棚边缘斜坡相黑色薄层灰岩沉积为特点,时代为卡尼期早期;小凹组下段出现有碳同位素的轻微负偏离以及相对较高的V/(V+Ni)和Ni/Co值,中-上段碳、氧同位素值稳定,V/(V+Ni)和Ni/Co值相对较低。关岭生物群主要生活于海底缺氧或富硫化氢的陆棚盆地环境,其表层水温大约在35℃。

重庆南川三泉奥陶系宝塔组碳同位素特征及地层对比

对重庆市南川区三泉镇宝塔组进行连续而高密度的碳、氧同位素和牙形刺采样与分析。分析结果显示,碳同位素值及曲线形态与晚奥陶世凯迪期碳同位素正漂移事件Gutternberg Inorganic Carbon Excursion (GICE)一致,并显示出的三个次级峰值。宝塔组自下而上发育牙形刺:Protopangerodus insculptus带和Hamarodus brevirameus带。通过与四川盆地及周缘地区其他剖面宝塔组碳同位素曲线的对比,发现GICE事件在不同剖面发育程度不完全一致,南部发育较北部更全,宝塔组起始沉积时间有差异。通过与湖北、安徽、塔里木盆地、北美和瑞典地区的对比,认为中扬子地区宝塔组可能发育不完全;塔里木盆地其浪组与四川盆地宝塔组可对比;再次证实GICE事件具有全球性属性,其多次波动的特征可能与地球古海洋环境变化和奥陶纪生物大辐射有密切关系。

塔里木克拉通寒武系年代框架、层序地层与沉积演化

塔里木克拉通寒武系发育良好的源、储、盖层,具有良好的勘探前景,是近年来油气风险勘探的重点领域之一。阐明年代框架,搞清楚地层层序及沉积演化规律,是开展油气勘探的重要基础工作之一。本文通过钻孔测井曲线对比、岩屑碳氧同位素分析及地震层序解释方法,对塔里木克拉通寒武系开展了年代地层、层序地层及沉积演化研究,取得以下3方面成果:(1)通过钻孔岩性、电性对比理清了塔里木盆地内部各相区岩石地层对比关系,在生物地层框架约束下通过同位素地层方法,厘定了塔西台地区与塔东盆地区各岩石地层单位的年代框架。(2)在年代地层框架下,建立了不同相区等时相变关系,并通过地震反射结构特征,将塔里木盆地寒武系划分为4个复合层序、10个层序,建立了各层序沉积空间堆垛模型。(3)提出寒武系经历缓坡碳酸盐岩台地沉积体系—滩边碳酸盐岩台地沉积体系—礁边碳酸盐岩台地沉积体系—无障壁碳酸盐岩台地沉积体系的演化过程,建立了各层序的沉积模式,恢复了沉积演化规律,以层序为单元编制了沉积相图。

安徽巢湖地区下三叠统综合层序

印度阶 -奥伦尼克阶界线的全球层型候选剖面之一位于安徽巢湖地区 ;巢湖地区的下三叠统也是国际上同期地层中生物地层序列最有代表性、多重地层学手段应用齐备、研究效果最好的地层序列之一 .根据巢湖地区 3条代表性下三叠统剖面的岩石地层、生物地层和碳同位素地层的最新研究成果归纳出本区早三叠世综合地层序列 ,作为区域地层对比研究的标准 .巢湖的下三叠统明确包含 8个牙形石带和 6个菊石带 ,它们具有区域甚至全球对比意义 ;巢湖地区早三叠世碳同位素δ1 3 Ccarb的演变呈现 2个显著的漂移周期 ,这种有特色的碳同位素漂移 ,不仅具有地层学价值 ,而且可能对于三叠纪初的生物复苏和生态系演变具有指导意义 .在综合地层序列基础上 ,将 3条剖面的古地磁学研究成果链接 ,形成了巢湖地区完整的早三叠世磁性地层序列 ,包括 5个主要的正向极性带和 5个反向极性带 ,这也是目前在本区乃至华南获得的最完整的早三叠世磁极性序列之一 .

黔东北石阡地区志留纪地层新知:来自坉坪剖面的证据

贵州东北石阡地区的志留系出露良好、化石丰富,是华南志留系研究程度较高的经典区域之一。本文报道在该地区志留系经典剖面——雷家屯剖面以北新揭露的坉坪剖面。坉坪剖面上的志留系兰多维列统自下而上依次为“龙马溪组”、香树园组、雷家屯组、马脚冲组、溶溪组、秀山组和迴星哨组,可分别与其层型剖面进行良好对比,且沉积连续、化石丰富,特别是在溶溪组中部首次发现中国志留系中最低的含鱼化石层位。经过详细的地层、古生物、碳稳定同位素地层学等研究,在理清坉坪剖面志留纪地层的沉积、化石特征及序列的基础上,本文首次揭示该剖面志留系兰多维列统δ^(13)Ccarb的连续变化曲线,并在香树园组、雷家屯组和秀山组中识别出3次全球性δ^(13)Ccarb事件——早埃隆事件(Early Aeronian Event)、晚埃隆事件(Late Aeronian Event)和瓦勒古事件(Valgu Event),同时结合前人的研究成果,探讨了石阡地区志留纪的沉积环境演变。

中国泥盆纪综合地层和时间框架

国际泥盆系标准年代地层单位7个阶底界的全球层型剖面与点位(GSSP)于1996年已全部确立,目前迫切需要开展"后层型"精细地层对比研究.中国高精度泥盆纪综合地层和时间框架的建立对实现全球不同古地理背景下沉积记录的精细对比和理解这一关键转折期生物与气候环境的演变过程具有重要意义.本文简要概述了中国泥盆纪年代地层的研究历史和研究现状,以华南及邻区研究程度较高的生物地层和年代地层格架为基础,结合近年来碳同位素地层、事件地层和放射性同位素年龄的研究成果,首次建立中国泥盆纪综合地层框架,为实现区域地层高精度的划分与对比奠定坚实基础.目前,中国泥盆纪天文旋回地层和高精度放射性同位素测年的研究比较薄弱,是今后中国泥盆纪年代地层研究的主要方向.

华北与扬子地台晚寒武世末期至早奥陶世早期层序地层对比及海平面升降事件

华北地台北部、东北部冶里组至亮甲山组下部 (相当于牙形类 Fryxellodontus inornatus亚带底至 Scalpel-lodus tersus带 )和扬子地台中部雾渡河组上部至分乡组均可分为 4个正层序。C.proavus带至 C.angulatus带下部碳酸盐岩δ1 3C值与澳大利亚黑山、美国 L awson Cove和哈萨克斯坦 Batyrbay剖面同期地层一样出现 3次同步性上升、下降旋回性变化 ,可作为洲际之间寒武系 -奥陶系界线地层对比的工具之一。根据牙形类、笔石等生物地层和碳同位素化学地层 ,华北与扬子地台之间 4个三级层序在时限上相互可对比。从晚寒武世末至早奥陶世早期(Fryxellodontus inornatus亚带底至 Paltodusdeltifer带 )期间发生了 6次海平面升降事件 :1)晚寒武世末期凤山组与冶里组之间和雾渡河组上部 (C.proavus带下部 )的升降事件 (相当于美国 L ange Ranch升降事件 ) ; 2 )冶里组一段与二段和雾渡河组与西陵峡组之间 (C.proavus带与 C.intermedius带之间 )的升降事件 ; 3)扬子地台西陵峡组上部海退事件 (相当于澳大利亚 Aceroceras海退事件 ) ; 4)西陵峡组与南津关组之间 (C.lindstromi带与 C.an-gulatus带之间 )升降事件 ,相当于澳大利亚黑山升降事件 (BMEE) ; 5 )冶里组二段与三段和南津关组与分乡组之间升降事件 。

滇东志留系-泥盆系界线与肺鱼-四足动物分歧点的最小时间约束

志留纪-泥盆纪是地球历史上一个重要的时期,见证了肉鳍鱼类的起源与陆生维管植物的兴起.滇东志留系-泥盆系界线(SDB)准确位置的确定既具有全球地层对比意义,又直接影响肺鱼-四足动物分歧点的最小与最大时间约束的估算.文章在滇东宜良大河连续的SDB层序中获得了δ^(13)C_(org)、δ^(13)C_(carb)和TOC的数值和变化曲线等地球化学指标.研究结果表明,玉龙寺组上部和西山村组下部的δ^(13)C_(org)值有明显的正向偏移,在西山村组最下部样品YD-25中显现δ^(13)C_(org)的峰值(-20.0‰),再现了全球志留系最上部至泥盆系最下部δ^(13)C_(org)的变化趋势.δ^(13)C_(org)在大河剖面上跨越SDB的这种变化特征与在捷克布拉格盆地克隆克GSSP附近Klonk-1钻孔SDB地层层序中的变化趋势十分类似.因此,文章将大河地区的SDB置于西山村组最下部样品YD-17和YD-18之间,曲靖地区西山村组下部早泥盆世花鳞鱼类副花鳞鱼(Parathelodus)的新发现佐证了这一观点.大河地区SDB的确定以及滇东地区已有的古生物资料和生物地层化石带的建立,为厘清滇东含鱼地层的地质时代提供了关键资料.滇东西山村组(泥盆纪洛赫考夫期)中最早的扇鳍鱼类杨氏鱼(Youngolepis)和关底组(志留纪卢德福特期)中最早的肉鳍鱼干群斑鳞鱼(Psarolepis)表明,肺鱼类和四足动物的分异发生在426.5~416.0Ma.