皖北九顶山组灰岩稀土元素地球化学特征及对古海水的制约

采集皖北新元古代九顶山组灰岩进行了系统的岩石学和稀土地球化学分析,研究了灰岩中稀土元素的来源,并对海水的稀土配分模式进行反演,结果表明:灰岩中稀土元素主要受控于古海洋,基本不受陆源物质影响;灰岩样品中稀土含量很低,平均为8.54×10-6,轻重稀土分异明显,为正常浅海沉积;海水稀土配分模式与灰岩相似,为重稀土亏损,灰岩和海水的Y/Ho、Y/Dy值呈正相关;海水具有较高的Y/Ho比、Ce负异常,且海水的δEuNASC值小于1,表明了新元古代海水与现代海水的稀土元素特征基本相似。

古菌生物标志物古海水温度指标TEX_(86)研究进展

TEX86是最近几年提出的一个古海水温度重建指标,它是基于由古菌的一个分支Marine Crenarchaeota所产生的一组生物标志物(GDGTs)的比值。培养实验、水体颗粒物及大洋表层沉积物的研究结果都显示,温度是TEX86指标的主要影响因素,而盐度、营养盐等其他环境因子对TEX86指标无明显影响。由于陆源物质中也含有少量GDGTs,TEX86重建近海温度记录会有较大的误差。但是TEX86和另一个生物标志物指标BIT的同时测定也使TEX86用于近海古温度重建。与通常用的U3K7′古海水温度指标相比,TEX86指标可以应用于高于29℃的高温海域,目前已被成功地应用于地质历史中高温期古海水温度的重建。TEX86指标将为重建西太平洋古温度记录提供一种有效的方法。

扬子克拉通早奥陶世古海水地球化学特征:来自牙形石微量元素的证据

利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICPMS)对扬子克拉通宜昌三峡地区早奥陶世不同时期海相碳酸盐岩地层中的牙形石个体进行了原位分析,并与已发表的世界其他地区古海水的稀土元素(REE)组成进行了比较,利用REE和微量元素组成、δCe和Sm/Nd比值等地球化学指标恢复了该时期古海水的地球化学性质。结果表明,该区早奥陶世牙形石的REE和微量元素地球化学异常与海平面的升降、古环境的变化有关联,与已有的古生物地层、古地理研究结果一致。因此,牙形石的REE和微量元素地球化学特征可以在古环境再造过程中发挥重要的作用。

基于海相石盐流体包裹体的古海水演化热力学模拟

传统观点认为地质时期海水成分一成不变,然而包裹体测试技术的迅速发展,揭示出显生宙以来海水成分至少发生过两次大的旋回变化。本文基于世界多个海相沉积盆地的原生石盐包裹体实测数据,探讨了显生宙以来古海水地球化学、水化学类型、蒸发岩矿物组合特征的显著变化,并结合EQL/EVP卤水蒸发平衡模型,定量模拟了两种典型海水的蒸发演化过程、析盐规律和矿物组合特征,分析和探讨了中国海相沉积盆地的成钾前景。应用Spencer相图,揭示出在过去的600 Ma期间,古海水成分点在Cl-SO4和Ca-Cl两个相区内随时间发生周期性的震荡变化,志留纪、泥盆纪、侏罗纪和白垩纪的海水类型与现代海水迥然不同,为典型的Ca-Cl型水。Mg-2KSO4/Mg-Ca-2KJnecke相图分析结果显示,这些时期的石盐包裹体成分,位于富CaCl2、贫MgSO4的Mg-Ca-2K相图中光卤石、钾石盐稳定相区,指示原始海水相对于现代海水具有富Ca、贫Mg的特征,其析出的典型矿物组合主要有石盐、钾石盐、光卤石和溢晶石等。而新元古代、二叠纪和第三纪大部分石盐包裹体成分,都落到了Mg-2KSO4相图上的钾盐镁矾和钾石盐相区,和现代海水成分较为类似,具有富Mg2+、SO2-4的特征,其析出的典型矿物组合包括石盐、钾盐镁矾、硫镁矾、钾石盐和光卤石等。EQL/EVP定量模拟结果显示,富SO4-Mg型的海水和富CaCl型的古海水,蒸发演化路径和矿物析出序列截然不同,Ca-Cl型的海水更易形成优质钾盐矿床,有利的成钾时段为寒武纪-早石炭世、侏罗世-新生代早中期。

岩心声速垂向变化对古海水进退的指示意义

钻孔岩心声速Cp垂向变化与地质历史中的海进、海退事件有关;南海北部大陆架及东海大陆架的钻孔岩心声速垂向变化曲线,为揭示西太平洋边缘海在更新世以来至少发生过3次海进和3次海退的3次沉积旋回事件提供了佐证。海进时所带来的海相沉积物的声速较低(1450—1510m·s-1),海退时所形成的陆相沉积物的声速较高(1650—1720m·s-1)。

论淮南群形成时期的古海水温度及其演变规律

利用淮南群中δ１８Ｏ与δ１３Ｃ的测试结果，首次揭示了该套岩系形成时的古海水温度及其演变规律．此研究成果，不仅为区域地层对比和探讨准南生物群的生态环境提供了新的科学依据，更填补了我国中、晚无古代δ１３Ｃ演变曲线中在９００～６５０Ｍａ左右时间段上的空白，从而使我国前寒武纪δ１３Ｃ演变曲线更加系统完整、特征突出、规律明显．

晋西挠褶带北部奥陶系古海水盐度与温度研究

通过对晋西挠褶带北部奥陶系露头碳酸盐岩的系统采样,全面分析了该地区奥陶系碳酸盐岩的碳、氧同位素特征,进而探讨了该地区海相碳酸盐岩形成时古海水盐度与温度特征。Z值越小,δ13C越偏向负值,反映碳酸盐岩受到后期成岩作用、淡水淋滤作用的影响越强烈。通过碳氧同位素值定量计算得到成岩温度,从而定性判别在埋藏环境下的相对埋深大小、成岩作用的强弱。

元素分析在古海水原始信息保存性研究中的应用

基于古生代海相碳酸盐岩经历了沉积、埋藏、成岩等过程,是否仍然保存了原始古海水的地球化学信息这一长期争论和未解决问题开展了研究与探讨。通过常量元素分析、微量元素和稀土元素分析等手段,对古生代海相碳酸盐岩和钙质泥页岩的ΣREE值、Y/Ho值、Er/Nd值、Mn/Sr值,以及δEu和REE与δCe的相关性等进行了进一步分析研究。结果表明,该地区碳酸盐岩和钙质泥页岩受陆源物质影响较小、成岩蚀变较弱,较好地保存了该时期古海水的原始信息。这为进一步多角度多方法进行不同时期古海水原始信息保存性的综合性研究提供了可靠基础和新的参考。

古海水温度重建指标新进展

古海水温度不仅是古海洋研究中的重要参数,而且对研究地质历史时期的全球气候变化具有重要的意义。长期以来,重建古海水温度一直是研究重大地质突变期生物与环境事件的前沿科学问题,因此其重建理论和方法也备受关注。目前,古海水温度重建方法主要包括古生物学指标和地球化学指标两大类。古生物学指标从最初仅能够定性分析的标志种及其组合等方法,发展到能够定量分析的转换函数统计法;地球化学指标从传统的氧同位素过渡到微量元素、生物标志化合物、耦合同位素Δ47等指标。对目前古海水温度重建方法进行了系统介绍,特别是从方法的原理、适用范围及优缺点等方面对近年来新发展的指标(如:Uk′37、TEX86、Δ47等)进行了评述,并对将来古海水温度重建方法的发展作了展望。

三峡地区二叠系牙形石的U-Th-Pb定年及古海水信息

利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)对三峡地区二叠系茅口组牙形石的U-Th-Pb同位素年龄进行测定。结果表明该地层中牙形石的208Pb/232Th放射年龄为269±44,Ma,207Pb/235U放射年龄为256±39,Ma,接近二叠系茅口组的生物地层年龄。206Pb/238U的年龄为196±6,Ma,虽然准确度较高,但与前人推测的地层年龄相比偏低。此外,作者对牙形石的稀土元素(REE)组成进行了分析,并且发现牙形石的REE组成和Ce异常与古海水氧化还原条件有一定的相关性,可以指示古海水的信息。

夏威夷群岛东南海域多金属结核的物源特征及其对古海水、亚洲季风信息的记录

为深入探讨夏威夷群岛东南海域结核的物源特征及其所记录的古海水、亚洲季风信息,采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、电子探针(EPMA)方法,对来源于原地质矿产部和国家海洋局"海洋四号"科考船DY85-1航次采集的研究区的4块多金属结核样品进行了详细的元素地球化学分析测试,并对分析结果进行了Fe-Mn-[(Cu+Ni)×10]、Fe-Mn-[(Cu+Co+Ni)×10]图解与元素间相关性分析。结果表明,结核中的成矿元素直接来源于海水;应用Co含量经验公式、结合Mn/Fe值计算方法对其生长速率进行验证,得到结核的Fe/Mn、Al/(Fe+Mn)值变化曲线与太平洋底栖有孔虫的δ18O曲线、亚洲内陆粉尘通量曲线呈现出相似的变化趋势,表明多金属结核可作为古海水氧化程度及亚洲季风演化研究的新载体。

1990—1996年标度的计算古海水表层温度的地质温度计

九十年代以来，地质学家又把恢复古海水表层温度作为一项研究热点，并且标度了几种地质温度计，本文对它们作一简单介绍。

找石油找出了古海水

1982年8月2日-10月16日，为勘察准噶尔盆地内五彩湾的地层构造、岩性及气油情况，新疆石油管理局在五彩湾打了一口勘察井，井深1800m。井打成后，石油没有流出，却流出了热水。中石油是不要温泉的，于是温泉就成了国有财产。

陡山沱期古海水的硫和碳同位素变化

利用从碳酸盐岩中提取微量硫酸盐的方法,实现了扬子地区陡山沱组海相碳酸盐岩地层连续的硫和碳同位素组成测定.未受成岩作用改造的同一样品的硫和碳同位素分析结果能够同时给出扬子地区陡山沱期古海水的硫和碳同位素组成.获得的高分辨率陡山沱期硫酸盐的硫同位素年代曲线可能反映了“雪球地球”事件之后全球古海洋的硫同位素变化趋势,它与同时期的碳同位素年代曲线变化相似.陡山沱期早期古海水的δ34S值出现超过20‰的正漂移,同期δ13C值也出现高达10‰的正漂移,使古海水的δ34S值和δ13C值分别达到+46.4‰和+6.9‰的高值.在陡山沱期中期古海水的δ34S值的变化幅度相对较小,对应于较高的δ13C值.随后,古海水的δ34S值呈现较强烈的振荡,δ13C值也有类似表现.在陡山沱期末期海水的硫和碳同位素都出现了大幅度的负漂移,δ值分别降到-10.1‰和-5.7‰.扬子地区陡山沱期古海水的硫和碳同位素组成与变化意味着南沱冰期之后的海洋环境发生了急剧变化,环境十分有利于生物繁衍与活动,那时的生物产率和有机碳埋藏速率曾达到很高的水平.不过,“雪球地球”之后的环境并不稳定,全球的气候与环境可能都曾发生过波动与反复.发生在陡山沱末期海水的硫和碳同位素的负漂移是一次全球性事件,可能与深部海水氧化有关.

古海水入侵对杭州市第四纪承压水化学成分的作用

本文通过计算机对应分析、浸滤模拟试验、金属元素的结合形态分析等研究方法,结合本区的地质环境,重点研究了古海水入侵对杭州市第四纪承压水化学成分形成的影响,取得了较好的结果。

奥陶纪棘皮动物骨骼地球化学特征指示古海水Mg/Ca比的可靠性分析

显生宙棘皮动物骨骼均由高镁方解石组成，其骨骼的Mg／Ca比受海水Mg／Ca比、古海水温度、成岩作用等因素的影响。研究以华南扬子区下奥陶统棘皮动物海百合化石为主要测试对象，通过能谱仪及波谱仪等微区原位分析方法，获得其骨骼可靠的Mg/Ca比。化石骨骼显微构造和化学成分特征表明，扬子区下奥陶统海百合茎化石骨骼受到成岩作用的影响较弱，依旧保存有与壳体原始矿物有关的Mg含量特征。测试结果显示，根据棘皮动物骨骼的Mg／Ca比与海水Mg／Ca比的线性及指数关系，早奥陶世海水的Mg／Ca比分别在0。16～0。7或0。07～1。17之间变动。经过对其变化趋势的讨论，研究认为扬子区下奥陶统棘皮动物骨骼Mg／Ca比的逐渐增高主要受控于海水Mg／Ca比，而受温度的影响相对较小。研究表明，保存良好的棘皮动物化石可更广泛地应用于古代海洋Mg／Ca比的重建。

塔里木盆地下古生界微生物白云岩成因及同期古海水对白云石形成的影响和制约

"白云岩问题"是沉积学界一直未能解决的百年谜题.在地球表面的温度与压力下,无机实验无法沉淀出原生白云石,只有加入微生物是被证实能从溶液中直接沉淀出原生白云石的机制.微生物介导原生白云石的机理是当前白云石成因研究的关键问题,但因重结晶、成岩作用等改造,很少能在古老地层中找到实例.本项目以塔里木盆地下古生界微生物白云岩为地质实例,综合沉积微相、岩相学、阴极发光、有机质特征、微量和稀土元素等结果,选取保存原始结晶信息的样品.将今论古的对比微生物培养实验的结果,在高分辨率扫描电镜和原子力-激光拉曼系统下,识别与微生物介导的白云石直接相关的纳米球状结构,及从最初成核到完整自形晶的矿物形态演化序列,并分析其微区的矿物成分,研究下古生界微生物白云岩的成因机制.研究结果有望校验古老地层中微生物成因白云石的机理,定量模拟同期海水对白云石沉淀的影响和制约,或可成为解决"白云岩问题"的另一种新的思路和方法.

转换函数与南黄海13万年来海水深度的变化

通过南黄海现代有孔虫含量与水深的相关分析,建立了水深—有孔虫含量转换函数.通过时空适用范围的判别检验,选取适宜的转换函数,对QC_2孔化石有孔虫数据进行计算,定量估算出南黄海130 ka来海水深度的变化.

基于相化学研究老挝万象钾镁盐矿床形成的机制

老挝万象钾镁盐矿床是一个典型的海相碎屑盐缺硫酸盐型钾盐矿床,该矿床形成于古近纪,是古海水蒸发浓缩沉积形成。老挝万象钾镁盐矿床中缺乏硫酸盐和碳酸盐沉积物,因此深入研究该矿床的形成机制很重要。本文研究探讨了该矿床形成时的古海水特点,根据相化学,分析成钾原始卤水的物理化学特性,从矿体形成的化学基础来研究老挝钾镁盐矿床形成的机制。结果表明:显生宙以来海水组分发生变化,经海相非骨骼灰岩和钾盐蒸发岩矿物学研究,发现这两种沉积岩长期以来连续变化,在"文石海"是MgSO4型蒸发盐,在"方解石海"是KCl型蒸发盐,从白垩纪晚期、第三纪早期的底部石盐溴含量及矿物学特征表明,此时处于"方解石海",古海水组分的特点是造成缺硫酸盐型钾盐矿床形成的物化基础;通过NaCl-KCl-MgCl2-H2O和NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-H2O两个体系相图的分析认为,当时所形成的成钾原始体系母液是高镁、低钾氯化物型的卤水,在母液蒸发过程中,由于原始海侵母液与残余高镁母液的掺杂作用,致使结晶路线直接从氯化钠区到E点母液或光卤石与氯化钠共饱线上,而没有通过氯化钠和氯化钾的共饱线,因而在矿体中氯化钾相很少或几乎不存在,由于外界CaCl2型水体的掺杂,使成钾母液进入光卤石相区,随着蒸发的进行,最终形成溢晶石矿物。

四川盆地东部开江．梁平海槽东西两侧三叠系飞仙关组碳酸盐岩碳氧同位素组成对比及古海洋学意义

海相碳酸盐岩的碳氧同位素组成具有显著的古海洋学意义,其组成具有随时间变化的长期趋势,但不同沉积环境中古海水碳氧同位素组成的异同仍存在争议并需要进一步深入研究。本文测试了四川盆地东部开江-梁平海槽东侧孤立台地内的四川宣汉渡口剖面飞仙关组及相邻地层133件海相碳酸盐岩样品的碳氧同位素组成,对比研究了海槽西侧作为镶边陆棚沉积的华蓥/邻水仰天窝剖面对应地层样品的碳氧同位素组成。研究表明,孤立碳酸盐台地和镶边陆棚飞仙关组具有非常类似的碳同位素组成和演化趋势,并与对应时间全球海水碳同位素演化趋势一致,显示全球事件是海水碳同位素组成的主要控制因素。然而,开江-梁平海槽东侧孤立碳酸盐台地和西侧镶边陆棚飞仙关组的氧同位素组成并不完全一致,存在如下共性和个性:(1)两种台地类型飞仙关组的氧同位素组成都显示出类似的变化样式,即从二叠-三叠纪界线附近δ^(18)O的低值演化至其余时间相对稳定的氧同位素组成,曲线主体氧同位素组成也具有类似的变化幅度;(2)两种台地类型飞仙关组底部地层中都检测到氧同位素组成非常低的样品,它们可能不完全是成岩蚀变的结果,如可能与界线附近广泛的热事件有关,但仍需要数据的进一步积累以及更多剖面高分辨率年代框架内氧同位素的对比研究;(3)孤立台地内碳酸盐岩δ^(18)O显著低于镶边陆棚,差值达到1‰左右,由此换算的古海水温度差值大致在4℃左右,显示孤立台地内部具有更高的碳酸盐形成温度;(4)孤立台地存在一些氧同位素组成较正、且显著偏离演化曲线主体的样品,其高δ^(18)O值的原因除白云石-水和方解石-水具有不同的氧同位素分馏系数以外,同时还反映海槽东侧孤立台地内部飞仙关组沉积时海水具有较高的盐度。开江-梁平海槽东西两侧氧同位素组成的差别表明东侧孤立碳酸盐台地内海水比西侧镶边陆棚内具有更高的温度和盐度,海水循环更受限制,台内海水更具有白云石化作用的潜力,这不仅造成东侧台地内飞仙关组发育更多的与萨布哈模式有关的准同生白云岩,还会通过回流作用或台内热对流作用造成台地边缘滩相颗粒岩的白云石化,这使得开江-梁平海槽东侧的滩相颗粒岩更可能成为质量较好的颗粒白云岩储层。