东南太平洋富稀土沉积早期成岩过程研究及其指示意义

富稀土深海沉积物作为一种潜在矿产资源,近年来备受关注。研究发现,稀土元素(REY)和钇(Y)元素的富集过程很可能发生在沉积物-海水界面(SWI),但目前针对富稀土沉积物的早期成岩过程研究较少。本研究采集了东南太平洋富稀土海区两个站位的沉积物短柱,解析了REY在SWI的早期成岩过程及其对REY在沉积物中富集机制的影响。孔隙水中较低的Fe、Mn和较高的Mo、U、V浓度表明研究区沉积物处于氧化环境。对比底层海水中REY,孔隙水中的REY呈中稀土(MREE)富集特征。沉积物中REY的主要富集相态为磷酸盐相,而孔隙水中REY及其配分模式可能受控于沉积物中磷酸盐的含量。本研究表明,在稀土元素早期成岩过程中,原本与铁锰相等其他相态结合的REY重新进入到孔隙水中,最终被磷酸盐相吸附和埋藏,早期成岩过程是深海沉积物中REY富集的重要机制。

长江口−东海内陆架早期成岩过程及影响因素

边缘海沉积物中的早期成岩作用是影响碳循环和埋藏的重要过程,目前对早期成岩过程及其影响因素的了解还不够深入。于2018年8月在长江口-东海内陆架采集了短柱状沉积物,对间隙水中溶解无机碳(DIC)、溶解无机氮(DIN)、二价铁(Fe ^(2+))、二价锰(Mn^(2+))和硫酸根(SO_(4)^(2-))离子等参数进行了分析,并结合表层沉积物中粒度、比表面积、有机碳及稳定碳同位素组成和底层水环境参数,研究了不同沉积环境下沉积物中的早期成岩过程及其影响因素。结果表明,长江口-东海内陆架泥质区沉积物间隙水中DIC和NH_(4)^(+)的浓度随着深度的增加逐渐增大,且在其中心站位有较高的DIC、NH_(4)^(+)产生通量(分别为4.03 mmol/(m^(2)·d)和0.57 mmol/(m^(2)·d))和SO_(4)^(2-)消耗通量(-4.56 mmol/(m^(2)·d)),沉积物扰动深度为20~40 cm,自长江口向浙闽沿岸逐渐降低;而在砂质区,各溶质在剖面上均无明显变化,且通量较小(DIC:0.60 mmol/(m^(2)·d);NH_(4)^(+):-0.03 mmol/(m^(2)·d);SO_(4)^(2-):-1.05 mmol/(m^(2)·d)),沉积物不存在扰动。扰动层厚度与沉积物间隙水中DIC和NH_(4)^(+)等溶质通量呈正相关,表明沉积物的物理扰动是影响泥质区沉积有机碳再矿化的重要因素。综合上述结果,发现沉积有机碳在泥质区扰动层的降解方式以铁锰还原作用为主,扰动层以下以硫酸盐还原作用为主,而在砂质区的降解主要靠耗氧呼吸作用。本研究丰富了长江口及邻近海域沉积动力过程对早期成岩作用影响的认识,有助于深入理解大河河口及邻近海域有机碳的循环和埋藏。

北黄海沉积物中氮的地球化学特征及其早期成岩作用

本文首次报道对北黄海沉积物中氮的形态及其早期成岩作用的研究成果。结果表明 ,北黄海沉积物中占主导地位的是细粒度组分 ,其结构和性质直接影响着沉积物中化学元素的形态、含量与分布 ,使自然粒度沉积物中各形态氮的垂向分布与细粒度组分中各形态氮的分布非常相近。在氮的早期成岩过程中 ,粒度也起着非常重要的作用 ,沉积物的粒度越细 ,沉积物中有机氮的分解速率越小 ,即细粒度沉积物中有机氮的分解矿化速率最小 ,易于富集有机氮。对于不同站位的沉积物来说 ,因其沉积速率的差异 ,致使沉积物中各形态氮的埋藏通量有很大差异 ,沉积速率越大 ,沉积物中各形态氮的埋藏通量越大 ,在沉积速率最大的 C4站位 ,各形态氮的埋藏通量最大。

琼东南盆地与甲烷渗漏有关的早期成岩作用和孔隙水化学组分异常

X-射线衍射和扫描电镜观察表明,采自南海北部琼东南盆地的沉积物样品中有天然气水合物和甲烷渗漏指示意义的自生碳酸盐、硫酸盐和草莓状framboids黄铁矿,自生矿物组合和显微结构特征与冷泉沉积物类似,属微生物成因。沉积物孔隙水化学组分分析结果显示,随着埋藏深度加深,SO42-,Ca2+,Mg2+和Sr2+浓度明显降低,Mg2+浓度与Ca2+浓度和Sr2+浓度与Ca2+浓度的比值急剧增加,这些地球化学特征与世界上天然气水合物产区的浅表层沉积物孔隙水中离子浓度异常吻合较好,暗示采样站位深部可能有油气或天然气水合物藏。

塔里木盆地塔中上奥陶统碳酸盐台地高频层序控制的早期成岩作用及其对储层分布的影响

上奥陶统良里塔格组碳酸盐岩是塔里木盆地塔中地区重要的油气储层。在碳酸盐岩岩石学、微相和测井曲线分析基础上,将塔中良里塔格组划分为5个四级层序、15个五级层序,建立了高频层序地层格架。显著的选择性溶蚀,悬垂型、新月型等大气水胶结物的发育,溶蚀孔壁较弱的阴极发光特征,粒内与粒间胶结物较低的Fe、Mn含量,亮晶颗粒灰岩的δ13C、δ18O与泥晶灰岩接近等特征表明,塔中地区Ⅰ号断裂带附近准同生期大气水溶蚀作用以及早期海水胶结作用普遍发育。对比分析显示大气淡水透镜体均发育于高频层序向上变浅旋回的顶部,即高频层序格架制约了早期成岩作用的形成分布。现在保存的早期成岩溶蚀孔面孔率可达到4%~5%,因此早期溶蚀孔的发育为晚期溶蚀改造提供了流体活动空间和条件,对碳酸盐岩有效储层的产出具有重要控制。综合分析提出,塔中Ⅰ号断裂坡折带TZ54-TZ826和TZ72-TZ62-TZ24井区等高陡型台缘是同生-准同生溶蚀孔发育的有利储层区。

西沙石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩作用

西沙石岛风成碳酸盐沉积形成于晚更新世,正处于早期成岩阶段。通过薄片、扫描电镜、稳定碳、氧同位素、常量元素和微量元素分析,对石岛风成碳酸盐岩的早期大气淡水成岩作用进行了研究。发现石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩固结主要在大气淡水作用下完成,其中蒸发成岩作用在初始固结中可能起着主要作用;在大气淡水作用影响下,部分碎屑颗粒发生溶蚀和新生变形,新生的微亮晶低镁方解石(5～15μm)镶边胶结在颗粒及孔隙周围,并成为主要的胶结物;而作为大气渗流带和潜流带典型产物的亮晶胶结物则很少占据主导地位。海水成岩作用主要表现为对早期成岩作用的改造,会造成锶、镁含量的增高,但影响范围仅止于浅表层,而且对δ13C和δ18O值的影响微弱。生物化学作用可能参与了古土壤中灰质壳与根管石的形成,但在风成碳酸盐沉积的整体成岩上不具意义。大气淡水成岩作用会造成石岛风成碳酸盐岩δ13C和δ18O值的降低,并使碎屑发生新生变形而导致锶、镁的淋溶。成壤风化作用会导致Al、Fe、Mn、Y、Cr元素在古土壤中明显富集,其中Al、Fe、Mn的富集与成壤风化作用有关,而Y、Cr元素则可能源于长期暴露引起的风尘或火山灰的相对富集。

早期成岩作用研究进展及发展方向

早期成岩作用作为一个重要的研究领域受到广泛关注。概括总结了早期成岩作用的主要特点、地质响应和研究思路,介绍了在元素的迁移转化、硫酸盐还原反应、数学模型及微生物成岩等理论领域和多金属结核及早期成岩成矿、环境沉积学、土壤性质评价与改良等应用领域的主要研究进展。早期成岩作用研究具有广阔的发展前景,未来可能在以下3方面快速取得突破:研究区域将进一步扩大,湖泊、三角洲及土壤中的相应研究将得以加强;多层的稳态或非稳态的一维、二维或三维的早期成岩数学模型将得以建立;其研究方法和理论成果将被广泛应用于环境沉积学及环境监测和治理等领域中。

冲绳海槽北部CSH1孔岩石磁学特征及其早期成岩作用的影响

以2～4cm为间隔，对冲绳海槽北部的CSH1孔岩心（17．36m）进行了岩石磁学研究．根据岩心上部的两个特征火山灰层和浮游有孔虫组合分析建立了钻孔的时间框架，沉积物底部年龄可能为50ka．除了在三个火山灰层和近表层向下的快速降低外，整个钻孔磁学参数的变化甚小，未能反映出50ka来的气候变化．与大多数沉积物不同，该钻孔大多数层位的S值（S=-IRM-0.3T/SIRM，它代表了低矫顽力磁性矿物的含量）小于0.9，指示钻孔沉积物中存在相当比例的高矫顽力磁性矿物．代表性沉积物样品的磁化率-温度（K-T）曲线除了存在580℃磁铁矿的居里温度之外，还显示200-350℃的居里温度，指示样品中存在铁硫化物（胶黄铁矿-磁黄铁矿）．这与加热过程中有刺鼻的臭味、加热后的沉积物变黑对铁硫化物的指示相吻合．自生成因的铁硫化物的存在以及表层磁性参数的快速降低，都明确表明沉积物遭受了早期成岩作用．除了三个火山灰层以外钻孔的其他层位无特征磁学变化，表明沉积物后来受到的改造作用强烈，磁学参数所蕴含的原始气候信号被破坏．在这一系列氧化-还原过程中消耗了沉积物中的有机质和水溶液中的硫酸盐，造成了沉积物中铁、锰元素的重新溶解和沉淀等．

沉积相、层序地层学对碎屑岩早期成岩作用的影响及控制

通过对国内外大量碎屑岩早期成岩作用研究成果的调研,把成岩过程的类型和分布与沉积相及碎屑岩旋回的层序地层格架结合起来,详细探讨了在不同沉积微相及层序地层格架下成岩作用的区别,并将沉积相与层序地层有机联系起来,综合考虑其对成岩改造的影响及控制作用,为碎屑岩储层的预测及评价提供了有利的依据。

珠江口外近海沉积有机质化学及稳定同位素组成的早期成岩改变

理解早期成岩过程中有机质的化学和同位素分馏对于研究海洋和湖泊环境中的生物地球化学过程是很重要的。将珠江口外近海生物成因有机质分为可水解氨基酸、碳水化合物、脂类和酸不溶四个部分,分析了有机质的化学和同位素组成(δ13C,δ15N),借以讨论沉积有机质在埋藏的早期成岩过程中所发生的化学和同位素改变,结果表明,从浮游生物→悬浮颗粒物→表层沉积物→沉积柱内部,易降解组分可水解氨基酸、碳水化合物、脂类占样品总有机碳的份额依次降低。沉积物及四个有机部分的稳定碳同位素组成在纵向上随深度保持相对恒定,而在不同有机部分之间差异明显。不同类型有机物的分解速率差异在改变有机质化学成分的同时,导致其δ13C发生小幅度负向漂移;细菌有机质的形成和分解对有机质化学成分和同位素组成演化也有重要贡献,并且在一定程度上抵消了上述δ13C的负向漂移,其结果导致沉积有机质的δ13C略低于浮游生物;另一方面,由于异养菌生长过程中的氮同位素分馏系数与可利用氮源的特征和培养基的性质等多种因素有关,导致沉积物的δ15N变化范围增大。在这里δ13C可以可靠地指示该海域沉积有机质的来源,而δ15N变化范围较大且规律不明显,难以用作沉积有机质来源的指示。

底栖穴居动物对潮滩沉积物中营养盐早期成岩作用的影响

底栖穴居动物是河口潮滩生态系统的重要组成部分,它在潮滩湿地生态系统内营养盐的循环过程中起着非常重要的作用。以长江河口崇明东滩湿地为研究对象,在实验室内,运用对比实验模拟的方法,定量地研究了底栖穴居型甲壳纲蟹类动物对潮滩生态系统中营养盐早期成岩作用的影响。结果发现,蟹类动物的掘穴作用加剧了潮滩沉积物中形态氮和形态磷的迁移、转化,促进了沉积物中的有机氮向NH4+-N转化、NH4+-N向NO3--N的转化;有机磷向铁结合态磷、自生磷灰石和钙结合态磷的转化。

水库现代沉积过程沉积磷的早期成岩作用模型研究

在沉积磷形态分析、孔隙水化学、核素计年以及吸附解吸实验等的基础上,运用一维“反应-平流-扩散”模型,研究了红枫湖现代沉积过程中磷的沉积改造。结果表明:红枫湖现代沉积过程中,有机态磷的矿化分解和铁结合态磷的络合/溶解,是控制沉积物磷迁移转化动力学的主要机制。沉积物-水界面附近有机磷的快速降解,可能克服沉积界面上铁氧化物对溶解磷的吸附缓冲,而形成向水体的磷酸盐迁移通量;自生磷灰石的沉积改造相对不明显,沉积磷向稳定形态含磷矿物(钙氟磷灰石)的转化过程同样不能影响红枫湖现代沉积过程中磷转化的质量平衡。

湖泊环境早期成岩作用对沉积物中有机质C/N和碳同位素组成的影响

本文通过对青藏高原可可西里28个湖泊和中国东北地区26个湖泊表层沉积物中有机质C/N比值、有机碳同位素组成(δ^(13)C_(org)),以及有机质饱和烃组分特征的分析,探讨了这些参数对湖泊沉积物中有机质来源的指示和早期成岩作用对C/N、δ^(13)C_(org)的影响。研究表明,湖泊沉积物中有机质在迁移、聚集过程中早期成岩作用对有机质的作用比较明显,改变了沉积物中有机质C/N和δ^(13)C_(org),以至于影响这些参数对原始母质来源的判断。在有机质的演化过程中,沉水植物、藻类和C_4植物的降解作用最为强烈,初始有机质碳同位素组成可能在-17‰^-20‰;陆生植物C_3的降解作用相对较小,有机碳同位素组成的变化也相对较小,初始值可能在-26‰^-30‰;水生浮游、挺水植物的降解作用中等,有机碳同位素组成的变化中等,初始值可能在-20‰^-26‰。沉积物中早期成岩作用与有机质类型、湖泊水体性质、深度、滞留时间等有关,造成有机质C/N比值和碳同位素组成的降低,陆生植物来源的有机质碳同位素组成可能能更好地代表原始环境信息。

太平洋东部ES0103柱状样品中可溶有机质的组成变化及其早期成岩作用

利用2001年采自太平洋东部ES0103站位的多管沉积物柱状样品，采用GC／MS对沉积物中的可溶有机质（氯仿沥青“A”）及其族组成（饱和烃、芳烃、非烃和沥青质）、正构烷烃、类异戊二烯烃和萜类化合物进行了定量分析，结果表明：（1）氯仿沥青“A”中的非烃较饱和烃和芳烃的含量高，反映出该海区沉积物中有机质的演化程度较低。（2）正构烷烃的碳分子数范围多为nC14～nC34,CPI值略显奇偶优势，轻重烃比值（nC23^-／nC34^＋）较低；类异戊二烯烃的Pr／Ph值较低，显示出该海区沉积物中的烃类是在较强的还原环境下形成的低成熟烃类，其母质来源主要为大型低等水生生物。（3）总有机碳与显晶蜡产率、氯仿沥青“A”均呈明显正相关关系，表明有机质相对富集层位所处的沉积环境也有利于高蜡烃的形成，成烃演化与成岩作用阶段有较好的对应关系。而萜类化合物的Ts／Tm值在表层和深部差别不大，显示出典型的低成熟烃类的特征。由此可见，ES0103柱状样品所处海区的沉积物为在较强还原环境中形成的，其有机质演化程度较低，为早期成岩作用阶段的产物。

气候变化和早期成岩作用对南海北部陆坡沉积物Ba循环的影响

海底沉积物中的Ba具有多种来源。其中，生物成因Ba循环受气候变化和早期成岩作用的制约。南海北部陆坡ZHS-176站柱状沉积物无碳酸盐碎屑的Ba与陆源元素Ti的关系研究表明，南海北部陆坡沉积物中含有大量的生物成因Ba，在末次盛冰期，生物成因Ba占50％～60％。而自冰消期（15Cal．kaBP）以来，生物成因Ba的份额猛增至60％以上；在气候变冷事件发生期间（如Heinrichl，Younger Dryas和8ka冷事件），生物成因Ba骤然减少，体现了海平面变化和短时间尺度的气候对生物成因Ba对海底沉积物供应的制约；而在相对气候暖期Boiling-Allerod（B／A），发育明显的与浮游有孔虫碳同位素“负偏”相对应的生源Ba异常，很可能说明。

黄河三角洲表层土壤早期成岩作用初探

黄河三角洲表层土壤中的大量盐类物质可以造成土壤的板结化、盐渍化、砂礓化。根据该地区表层土壤中碳酸盐、硫酸盐和卤化物等矿物的沉淀过程 ,作者提出可以从早期成岩作用的角度对这些盐类物质的迁移途径、迁移方式、聚集规律、结晶习性、胶结、交代作用以及后期的淋滤、溶解过程等方面进行系统研究。在黄河三角洲表层土这一特殊沉积成岩环境中 ,根据其早期成岩作用发生和发展的规律 ,可以进一步研究成岩作用的方式、程度、类型及其与土壤性质之间的对应关系 。

生物硅早期成岩作用研究进展

硅质浮游生物是海洋初级生产力的主要提供者,其死亡后所产生的硅质残骸(生物硅)向海底的传输,是保持海洋硅循环动态平衡的重要环节。由于海洋沉积物中的硅质微体生物化石记录了古海洋初级生产力的变化及其时空分布,因而生物硅也成为古环境重建的重要替代指标。本文对生物硅在水柱沉降和表层沉积物埋藏过程中所发生的早期成岩转变及其主要影响因素进行了综述,为全面了解最近几十年来该领域的研究进展提供参考。

早期成岩作用过程中硫酸盐还原反应研究进展

文章概述近年来早期成岩作用中硫酸盐还原反应研究的某些新资料和新成果 ,综合分析了各种沉积环境下的早期成岩作用中的硫酸盐还原反应。重点论述贫氧缺氧条件下的反应机制。并讨论了判别沉积环境的Fe -C -S的关系及黄铁矿的形成和碳酸盐的溶解、沉淀与氧化还原带的对应关系。简要讨论了早期成岩作用中硫酸盐还原反应的研究意义。

惠民凹陷沙一段碳酸盐岩的早期成岩作用

通过对惠民凹陷商河地区沙一段碳酸盐岩成岩作用的研究 ,结合沉积特征 ,建立了其成岩作用和油气成藏模式 .认识碳酸盐岩隐蔽油气藏较发育规律 .由于快速进积的碳酸盐浅滩表面水体在大气水的影响下逐渐淡化 ,碳酸盐物质沉积不久即发生强烈溶解 .准同生期和浅埋藏阶段 ,在孔隙中形成薄层栉壳状白云石和少量蛋白石、绿泥石胶结物 .沙一段沉积末期 ,沿断裂运移上来的深部油气在沙一段碳酸盐岩孔隙中储集并形成岩性油气藏 ,未被油气充填的孔隙则被从油层水中沉淀的粗大晶粒状方解石所完全充填 .沙一段碳酸盐岩中的隐蔽油气藏应从沙一末期至东营组沉积初期的构造高点来寻求突破 。

云贵湖泊现代沉积物早期成岩过程中微量重金属地球化学行为研究

云贵湖泊现代沉积物早期成岩过程中微量重金属地球化学行为研究＠马英军￥中国科学院地球化学研究所湖泊沉积物，孔隙水，微量重金属，早期成岩作用，地球化学相云贵湖泊现代沉积物早期成岩过程中微量重金属地球化学行为研究马英军（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２...