宁夏香山群徐家圈组顶部薄层石灰岩锶同位素与局限海盆地分析

宁夏香山群主体为一套深水浊流沉积的灰绿色细砂岩夹泥岩,在鄂尔多斯盆地西缘及河西走廊地区下古生界占有重要的位置,其时代归属对于北祁连地区大地构造演化、宁夏区域地质和鄂尔多斯盆地西缘海相深水油气勘探均具有重要意义。本文采用沉积学和沉积地球化学的方法,着重分析了香山群徐家圈组顶部薄层石灰岩锶同位素的特征,结果表明:①薄层石灰岩受成岩蚀变程度较小,^(87)Sr/^(86)Sr值基本可代表沉积时海水的特征;②^(87)Sr/^(86)Sr值在0.71057~0.71356之间,平均值为0.71189,远大于寒武纪和奥陶纪海水^(87)Sr/^(86)Sr值;③^(87)Sr/^(86)Sr值和盐度呈较好的负线性相关,和温度及Mn/Sr比值呈较好的正线性相关;④^(87)Sr/^(86)Sr值和Si含量略具负线性相关趋势,和Al含量及Mg含量具有较弱的负线性相关性。结合鄂尔多斯盆地西缘早古生代大地构造演化和香山群相关研究成果认为:徐家圈组顶部薄层石灰岩可能沉积于受古陆或水下隆起阻隔的局限海盆深水环境,沉积时海水主要受和硅铝质岩石进行充分锶同位素交换的海底热液及流经喀斯特风化壳的地表径流影响,与同期大洋海水相比具有高的^(87)Sr/^(86)Sr值.

广西大化县透闪石玉矿床地球化学、锶同位素特征及成因

广西大化县透闪石玉矿床产自贫镁碳酸盐岩中,是一种新型透闪石玉矿床,其成矿物质来源及成因研究较为薄弱。对该矿床中围岩、蚀变岩、侵入岩和透闪石玉进行主微量元素和锶同位素对比研究,结果表明:透闪石玉的微量元素和稀土元素配分模式与石灰岩和大理岩相似,且微量元素和稀土元素含量与大理岩相关性较强(相关系数0.931),说明Ca的来源与大理岩有关;透闪石玉^(87)Sr/^(86)Sr与1000/Sr呈线性负相关关系,说明透闪石玉^(87)Sr/^(86)Sr(0.7070)主要受大理岩(0.7075)和辉绿岩(0.7061)两个端元控制,外推1000/Sr=0得到的^(87)Sr/^(86)Sr值与辉绿岩一致,说明成矿流体为岩浆热液;透闪石玉Y/Ho值(均值49.10)高于大理岩和辉绿岩(均值分别为44.53、24.30),说明其受岩浆热液作用较强烈。结合大化透闪石玉成矿特点,推测其成矿物质Ca来自大理岩,Si和Mg来自辉绿岩。采用稀土元素配分、δCe、δEu、Zr/Hf、Nb/Ta、Sr/Ba、U/Th、W、V、Cu等指标判断,其氧逸度较高,成矿环境为碱性。广西大化透闪石玉矿床的成矿过程分为4个阶段:基性岩浆侵入→石灰岩变质为大理岩→富含Mg和Si的基性岩浆热液形成→热液交代大理岩形成透闪石玉。

川中简阳须家河组地层水化学特征和成因——来自水化学和锶同位素的证据

近年来,四川盆地须家河组致密气勘探开发成果显著,其中川中简阳区块为增储上产新重点关注区域。然而,在开发过程中钻遇了大量地层水,使得储层气相渗透率降低,导致气产量下降,阻碍了下一步的勘探开发,因此,研究区地层水来源和成因亟待研究。文中利用地层水化学参数及锶同位素^(87)Sr/^(86)Sr值对川中天府气田简阳区块须家河组9口钻井的地层水进行系统分析,结果显示:1)川中简阳地区须家河组地层水为CaCl_(2)型,平均矿化度为85969.70 mg/L,平均钠氯系数为0.77,平均变质系数为7.72,脱硫系数多为0,平均阳离子交换系数为0.252,指示须家河组地层水处于封闭环境;2)地层水Sr^(2+),Br^(-),Li^(+)质量浓度分别为146.00~1980.00,207.00~1510.00,2.47~22.60 mg/L,远大于海水,可以作为须家河组地层水特征参数;3)地层水具有Ca^(2+)富集,Na^(+),Mg^(2+)亏损的特征,该现象与储层中含钙矿物的溶解、钙长石的钠长石化、方解石的白云石化及绿泥石的形成有关;4)地层水的^(87)Sr/^(86)Sr值在0.715697~0.718454,表明地层水中的Sr主要来自砂岩储层。研究区钠氯系数和^(87)Sr/^(86)Sr的分布规律高度相似,该参数可以为地层水来源研究提供数据支持。

基于锶同位素的潘二煤矿相邻灰岩含水层突水水源判识模型研究

矿井突水是采矿生产过程中威胁最大的地质灾害之一,快速有效地判别突水水源是预防矿井水害的关键所在。通过分析潘二煤矿含水层的水化学性质,开展了相邻水岩水锶同位素的测试与分析,选取^(87)Sr/^(86)Sr、Ca^(2+)、Na^(+)+K^(+)、Mg^(2+)、HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-)7个判别指标,结合主成分分析与Fisher理论、主成分分析与距离判别理论、主成分分析与BP神经网络,分别建立基于锶同位素的混合水源判别模型(Sr-F模型、Sr-D模型、Sr-B模型),利用模型对未知水样进行判识。结果表明:基于锶同位素的Sr-B判识模型的判识效果最好,其准确率达到95%;基于主成分分析与BP神经网络突水水源判别模型能够有效地提高突水水源识别精度,能准确地判识相邻灰岩含水层突水水源,为矿井安全生产提供保障。

北京万泉寺遗址金代白瓷胎釉配方的锶同位素特征研究

北京丰台万泉寺遗址位于金中都遗址内,遗址出土金代白瓷样品在形制上符合金代定窑白瓷特征。白瓷胎体成分和锶同位素比值综合研究确定了三种制胎原料,其中:高铝黏土原料的锶同位素比值在0.73左右;白云岩化石灰岩原料的锶同位素比值在0.72左右且钙含量较高;草木灰原料的锶同位素比值在0.71左右,且锶含量在1000μg/g左右。通过釉层的成分分析及胎釉成分的对比研究,发现釉层主要使用高硅原料与白云岩化石灰岩配制而成,并受到了部分熔融胎体的强烈影响,根据与草木灰关联性较强的P_(2)O_(5)含量推断,釉层中可能也含有一定量草木灰。万泉寺遗址白瓷的研究丰富了有关金代定窑白瓷胎釉配方的认识,确认了白云岩化石灰岩为胎釉的主要钙质助熔剂,揭示了草木灰类助熔剂在胎和釉中可能存在各自独立的来源。

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。

地质矿物风化作用下形成锶同位素在沉积学领域的应用

锶同位素地层学由瑞典地质学家Wickman于1948年提出,其基本原理是:锶在海水中的残留时间(≈10^(6)a)远远大于海水的混合时间(≈10^(3)a),使得海水^(87)Sr/^(86)Sr值为时间的函数。海水^(87)Sr/^(86)Sr值主要受壳源锶和幔源锶2个来源锶的影响,壳源锶主要由陆地岩石的风化作用提供,幔源锶主要由洋中脊热液系统提供。全球性的构造运动、风化速率的变化、洋中脊活动、全球海平面升降以及全球灾变性事件等都会影响到壳源锶与幔源锶的供给,从而影响海水^(87)Sr/^(86)Sr值的变化。锶同位素曲线^(87)Sr/^(86)Sr值的变化同样也可反映地质历史时期的各类事件。锶同位素在沉积学领域中多用于海相地层定年、研究海平面变化、分析物质来源等。

龙门山泥盆纪锶同位素演化曲线的全球对比及海相地层的定年

在将龙门山泥盆纪海相碳酸盐锶同位素演化曲线全球对比的基础上,用锶同位素地层学原理确定了剖面中Frasnian/Famennian阶和泥盆/石炭系的界线,研究表明,龙门山泥盆纪锶同位素演化曲线有良好的全球可对比性,显示锶同位素地层学在全球远距离对比以及作为海相地层定年工具中的潜在意义。

海洋锶同位素研究进展

近年来分析表明 ,海水锶同位素组成受锶的来源控制,其比值随时间与海平面的变化有内在的联系 ,海洋锶同位素组成的变化反映了物质来源的重要信息。在全球范围内海水的锶同位素组成都是均一的 ,海水 87Sr/86Sr比值随时间变化这一基本原理确立了锶同位素地层学。

川东三叠系飞仙关组白云岩锶含量、锶同位素组成与白云石化流体

川东飞仙关组白云岩包括微晶白云岩、具原始结构的粒屑白云岩和结晶白云岩等3种主要的结构类型，其中结晶白云岩是重要的天然气储集岩。根据白云岩的锶含量和锶同位素组成，结合相关岩石学和地球化学资料，本文研究了白云石化过程中锶的迁移和相应的同位素变化。三种类型白云岩具有类似的锶含量，但其^87Sr/^86Sr比值均不同程度地高于同期海水值，锶在白云石和方解石（或文石）中分配系数的差别是影响白云石化过程中白云石锶含量最为重要的因素。不同流体中锶的混合方程计算表明：如果白云石化流体是大气淡水和海水的混合流体，则结晶白云岩的白云石化流体相当于94％的大气淡水和6％的海水混合，具原始结构的粒屑白云岩的白云石化流体相当于81％的大气淡水和19％的海水混合，微晶白云岩的白云石化流体相当于92％的大气淡水和8％的海水混合。但极低的锰含量、相对较高的锶含量和包裹体均一化温度等资料均不支持有94％的大气淡水参与了结晶白云岩的白云石化作用，其白云石化流体应是埋藏成岩过程中囚禁的近同期、但是非同期的海源流体，其来源可能与埋藏成岩过程中该时间段蒸发盐的溶解有关。锰含量、锶含量、^87Sr/^86Sr比值都表明具原始结构的粒屑白云岩和微晶白云岩的白云石化过程都存在大气淡水的介入，微晶白云岩的白云石化可能与潮坪环境的蒸发泵机理有关；具原始结构的粒屑白云岩的白云石化可能与混合水白云石化作用有关，这类白云岩分布于向上浅滩化旋回滩体的顶部，这是埋藏前或浅埋藏阶段大气淡水与海水混合白云石化作用最容易发生地带。

东天山三岔口铜矿区矿化岩体SHRIMP U-Pb年代学及锶同位素地球化学特征研究

锆石SHRIMPU Pb年代学及全岩和含矿石英脉锶同位素组成研究表明 ,东天山三岔口铜矿区矿化斜长花岗斑岩的岩浆侵位年龄为 2 78± 4Ma(95 %可信度 ) ,即成岩成矿时代为早中二叠世 ;矿化斜长花岗斑岩、英云闪长 (玢 )岩及含矿石英脉的 (87Sr/ 86Sr) i 在测定误差内一致 ,介于 0 .70 370～ 0 .70 4 37之间 ,而计算得到的εSr(t)值变化于 - 8.5～ +2 .7之间。锶同位素组成特征表明 ,成矿岩体为典型的I型花岗岩 ,可能是幔源火山岩或上地幔物质部分熔融的产物。

奥陶系海相碳酸盐锶同位素组成及受成岩流体的影响

综合了已有的全球奥陶系海相碳酸盐的锶同位素分析结果及演化趋势,测试了塔里木盆地北部奥陶系4种类型共计51个非沉积碳酸盐矿物的锶同位素组成,通过对照研究,得出如下认识:(1)奥陶纪全球海水87Sr/86Sr比值具有随时间单调下降的总体趋势,其原因与晚寒武世—奥陶纪的全球淹没事件,以及广阔陆表海和有关的沉积物对放射性成因锶的封存作用有关;(2)塔里木盆地塔中地区海相碳酸盐的锶同位素演化趋势总体上与全球一致,说明全球海平面变化仍然是塔里木盆地海相碳酸盐锶同位素组成与演化的主要控制因素;(3)塔里木盆地塔中地区上奥陶统部分海相碳酸盐87Sr/86Sr比值的降低可能与深部流体的影响有关;(4)塔里木盆地塔中地区上奥陶统部分海相碳酸盐样品87Sr/86Sr比值的升高与晚奥陶世盆地抬升过程造成的表生成岩环境中近地表大气淡水作用带来的富放射性成因锶的影响有关;(5)分布于塔里木盆地北部奥陶系风化壳中非沉积碳酸盐具有很高的87Sr/86Sr比值,最低值也显著高于0.7079左右的晚奥陶世末海水的锶同位素组成,说明大气淡水及壳源组分在奥陶系水岩反应中具有极为重要的意义;(6)奥陶系风化壳中的4种非沉积成因方解石中,与不整合面附近古喀斯特作用有关的方解石的87Sr/86Sr比值最高,显著高于各种成因的裂隙(构造或非构?

上扬子石炭—二叠纪海相碳酸盐的锶同位素演化与全球海平面变化

地质历史中海水的锶同位素组成是时间的函数 ,全球海平面变化是其最主要的控制因素 ,上扬子地区石炭—二叠纪海相碳酸盐的锶同位素演化曲线与海平面变化曲线有着很好的一致性。锶同位素演化曲线说明 :1)早石炭世是一个海水逐渐加深的全球海平面上升时期 ,锶同位素最小值所显示的最大海泛面的年龄为 34 2Ma ,位于杜内阶和韦宪阶的界线上 ;2 )晚石炭世是一个全球海平面下降时期 ;3)整个二叠纪都是全球海平面上升时期 ,晚二叠世的海平面上升不仅幅度大 ,而且海水在短时间内迅速加深 ;4)晚二叠世具有古生代海相碳酸盐的锶同位素最小值 ,显示晚二叠世末的全球淹没事件 ,最大海泛面的年龄为 2 5 0Ma,正好在二叠 /三叠纪界线附近 ;5 )二叠 /三叠纪之交的全球生物绝灭事件可能与二叠世末的全球淹没事件有关。

准噶尔盆地石炭—二叠系方解石脉的碳、氧、锶同位素组成与含油气流体运移

在准噶尔盆地当前油气勘探的重点目标区西北缘和腹部地区,油气主要源于深部石炭系—二叠系。通过对其中的典型水岩反应产物,即裂隙方解石脉进行碳、氧、锶同位素组成分析,尝试讨论了油源流体运移的基本特征。实验结果表明,25件方解石脉样品的δ13CPDB位于-21.5‰～5.2‰之间,δ18OPDB(δ18OSMOW)在-8.1‰～-22.3‰(22.6‰～6.9‰)之间;20个87Sr/86Sr比值分布在0.703896～0.706423之间。据此,结合样品地质产状和区域地质背景,提出本区含油气流体在运移过程中伴随着深部热流体的影响,它们在流经石炭—二叠系时,对火山岩层的溶蚀使得流体岩石相互作用产物,即方解石脉的同位素组成反映出火山岩地层的地球化学标记。该认识表明,在今后的区域储层成岩演化和油气运移研究工作中,应充分考虑这类深部热流体作用的影响。

博格达上大河沿岩体铷-锶同位素年龄及其地质意义

博格达造山带是上古生代裂谷带，于石炭纪末闭合。该带的侵入活动主要表现为大量辉绿岩岩床、岩墙和岩株，并有零星分布的闪长岩和花岗岩岩体。上大河沿侵入体一组矿物岩石样品的ＲｂＳｒ 等时线测定获得其年龄为２９８．４±０．７６ Ｍａ 和８７ Ｓｒ８６ Ｓｒ 初始比０．７０４１。结合野外证据，表明博格达山的大部分侵入岩定位于海西旋回，且是裂谷闭合后初始拉张阶段的产物，同时表明该带海西期以后的侵入活动并不重要。

锶同位素地层学在碎屑岩成岩研究中的应用

基于同一地质历史时期海水的锶同位素组成为一定值的锶同位素地层学基本原理 ,可将锶同位素地层学用于碎屑岩成岩作用研究 ,以评价海相和非海相对成岩作用的影响。三个不同类型的研究实例说明 :1)海相碎屑岩成岩流体的锶同位素组成的演化途径有较好的规律性 ,陆相影响随成岩作用的进行而增加 ,相对晚期的碳酸盐胶结物的87 Sr/86Sr比值通常高于相对早期的碳酸盐胶结物 ,变化的本底值即为同期海水的锶同位素组成 ,该数值为一定值 ;2 )有沉积期深源锶和非同期海相影响的陆相碎屑岩中 ,碳酸盐胶结物的锶同位素比值可能低于大陆淡水 ,但埋藏成岩过程中相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86 Sr比值仍高于相对早期的碳酸盐胶结物 ;3)当深部流体影响碎屑岩的整个成岩过程时 ,深源锶的烙印可以抹掉或减少不同成岩阶段不同程度陆相影响造成的各种碳酸盐胶结物之间锶同位素组成的差别 ,使各种碳酸盐胶结物都具有很低的87Sr/86 Sr比值 。

中新生代海水锶同位素演化和古海洋事件

中新生代是地质历史中海水锶同位素组成变化最大的时期。晚白垩世以来海水N(87 Sr)/N(86Sr)值的持续上升与全球海平面的持续下降有关。喜马拉雅造山运动造成了40 Ma以来N(87 Sr)/N(86 Sr)值上升速度的显著加快;侏罗纪—早白垩世海水锶同位素的变化在很大程度上受泛大陆的解体控制,该地质事件使侏罗纪—早白垩世海水锶同位素总体上呈降低趋势;二叠/三叠纪界线的生物绝灭事件及界线后三叠纪初期的生态萧条控制了晚二叠世—早三叠世海水的锶同位素组成,早三叠世在全球海平面上升的背景下反而出现了锶同位素比值的急剧上升,单位时间的上升幅度居显生宙之首。与二叠/三叠纪界线生物绝灭有关的全球大陆植被的缺乏和风化速率加快是其主要控制因素;发生于中生代的海相红层事件记录了海水锶同位素比值的上升,显示风化作用的加剧可能诱发海相红层;但晚白垩世的大洋红层对应着全球海平面下降,其成因还与在全球变冷的背景下,温度较低且富氧的大洋表层水以及从两极向赤道方向运动的低温富氧海水与大洋深层水交换并造成大洋底层水富氧和沉积物的氧化有关。中生代的三次大洋缺氧事件均发生在锶同位素下降的时间间隔中,这与洋中脊洋壳生产和有关热液活动的增加有关,洋壳生产的增加导致了CO2 排气作用的增强和全球变暖。

甘肃北山牛圈子蛇绿岩铷-锶同位素年龄及其大地构造意义

甘肃北山地区早古生代蛇绿岩受阿尔金北东向左行走滑断裂影响 ,被分割成白云山—洗肠井蛇绿岩段、通畅口—牛圈子蛇绿岩段、白玉山—红柳河蛇绿岩段。牛圈子蛇绿岩属洋壳型蛇绿岩 ,蛇绿岩各单元岩石发育齐全 ,与东部洗肠井洋壳型蛇绿岩和西部红柳河洋壳型蛇绿岩相似 ,牛圈子蛇绿熔岩 Rb- Sr同位素年龄为 4 63± 18Ma,与洗肠井蛇绿熔岩夹层中放射虫时代一致 ,为中奥陶世—晚奥陶世早期 ,红柳河蛇绿岩尚无可靠时代依据。通过构造恢复 ,上述 3条蛇绿岩段在早古生代为统一的早古生代蛇绿岩带 ,这条早古生代蛇绿岩带属早古生代塔里木板块和哈萨克斯坦板块间的缝合带。

重庆秀山寒武系锶同位素演化曲线及全球对比

本文评述了国际上已有的寒武纪海相碳酸盐的锶同位素演化曲线,公布了重庆秀山寒武系海相碳酸盐的锶同位素分析结果。尽管对样品进行了成岩蚀变检测和必要的筛选,但样品仍可能不同程度地经历了成岩蚀变,锶同位素组成与地层厚度投点图显得较为离散。笔者主要利用^(87)Sr/^(86)Sr比值较低的样品建立的寒武纪海水的锶同位素演化曲线在长期旋回上与国际上已公布的同时代锶同位素演化曲线仍具有较好相似性和可对比性,说明全球事件是海水锶同位素组成的主要控制因素,海水的^(87)Sr/^(86)Sr比值在盆内对比、盆间对比、以及全球对比中都具有潜在价值。根据锶同位素地层学的基本原理,笔者尝试确定了重庆秀山寒武纪剖面一些关键点的年龄,累积厚度1340m处的年龄为503～509 Ma,累积厚度1950m处的年龄为496～498 Ma,这对秀山寒武纪剖面下、中寒武统和中、上寒武统界线的确定具有参考价值。

锶同位素在沉积环境分析方面的应用

利用锶同位素地球化学行为、地球化学特征及这些特征在沉积环境方面的指示意义 ,分析了东濮凹陷下第三系盐湖沉积的锶同位素特征。结果表明 ,东濮盐湖下第三系87Sr/86Sr值普遍偏高 ,且大于海水87Sr/86Sr值 ,因此推断东濮盐湖属于一个内陆盐湖 ,其湖水锶同位素的主要控制因素为高87Sr/86Sr(0 72 0± 0 0 0 5 )的壳源硅铝质岩石。锶同位素曲线变化反映了气候的变化 ,运用这一特征对东濮凹陷下第三系的古气候进行了分析 ,初步认为该区在沙河街组四段上亚段到沙河街组三段上亚段沉积时期为半干旱半湿润的气候 ,而从沙河街组三段上亚段到沙河街组一段沉积时期气候变得更加干旱。