古湖泊学研究——以桦甸断陷盆地为例

古湖泊学是研究湖泊系统历史演变的科学,是一门综合性很强的地球科学。本文综述了古湖泊学的定义、研究现状及常用的研究方法,并以吉林桦甸古近纪断陷含油页岩湖盆为例进行了应用。桦甸盆地为小型半地堑盆地,盆地南缘F1断裂控制了古近系湖泊演化特征。桦甸盆地富含油页岩资源,具有开展古湖泊学研究的优势条件。桦甸油页岩具明显的黑白相间的双层结构特征,有机质条带和陆源碎屑颗粒呈现良好的韵律互层,有机质呈现褐色或黑色条带,夹杂石英、长石颗粒的粘土矿物呈白色条带。根据泥岩和油页岩的有机碳含量垂向变化特征,桦甸组古湖泊生产力演化趋势为:中部含油页岩段>上部含煤段>下部含黄铁矿段,反映油页岩沉积时,湖盆古湖泊生产力最高。根据油页岩岩石学特征、V/(V+Ni)、Sr/Ba和B/Ga等元素比值分析,中部含油页岩段时期,表现出一种淡水与半咸水—咸水交替变化的沉积演变过程,可以形成一定程度的盐度分层,使底层水处于缺氧环境,有利于有机质的保存。随着古湖泊学的不断发展,它已经在油气资源勘探开发及全球环境与气候变化等领域发挥了重要作用,但仍存在一些理论及方法问题需要湖泊地质工作者的不断努力与探索。

阳澄湖近代沉积物的古湖泊学研究

对阳澄湖两个短柱状样进行了地层年代以及各种环境指标分析．结果表明，湖底沉积物由校长期沉积间断所分割的3个岩性层组成：下部层C属再沉积的更新世晚期硬土层；中部层B为全新世沉积；上部层A为近100年以来的表层沉积．对层A的详细分析显示，本世纪以来，特别是70－80年代以来，金属元素、营养元素和色素的沉积通量明显提高，说明湖泊重金属污染和富营养化程度的不断加重．

四川盆地下侏罗统自流井组湖相碳酸盐岩的碳、氧同位素特征及其古湖泊学意义

四川盆地侏罗纪的湖相碳酸盐岩主要分布于早侏罗世自流井组地层之中。在对四川自贡、重庆合川自流井组上部大安寨段中的湖相碳酸盐岩的碳、氧同位素进行分析后,根据其组成特征及其相关性,探讨其碳、氧同位素的古湖泊学意义。两条剖面上碳酸盐岩的碳、氧同位素在组成上存在一定的差异,自贡贡井—高硐桥剖面上,样品的碳、氧同位素均为负值,δ13C值在-4.49‰^-0.85‰之间,1δ8O值-9.14‰^-6.75‰之间,两者具有一定的相关性(γ=0.62);合川炭坝剖面上,样品的碳同位素正负均有,氧同位素均为负值,δ18O值在-8.52‰^-4.56‰之间,δ13C值在-3.46‰~1.62‰之间,两者也具有一定的相关性(γ=0.64)。通过与现代湖泊碳酸盐碳、氧同位素特征的比较,认为四川盆地早侏罗世自贡地区的湖泊为开放型的淡水湖泊,而合川地区为具有一定封闭性的微咸水湖泊。

南堡凹陷古近纪古湖泊学研究

通过典型单井的岩心生物相分析,建立了南堡凹陷古近系地层的5种生物相环境模式。通过生物相的时空展布建立了南堡凹陷古湖水分布样式;同时结合该时期的构造活动,建立了南堡凹陷古近纪各组段生物相分布特点及其与构造活动的耦合关系。研究表明,南堡凹陷古近纪古湖泊在沙三段、沙一段和东三段时期分别达到最大深度,并形成了3套重要烃源岩层系。该研究不仅是南堡凹陷沉积环境的背景分析,而且对识别层序界面、体系域构成样式也具有重要意义。

东营凹陷生油岩中介形虫氧、碳同位素的古湖泊学意义

对山东东营凹陷沙河街组一段 2 7个生油岩样品中的介形虫进行了氧、碳同位素分析 ,其δ( 18O)全为负值 ,δ( 13C)多为正值 ,两者之间有明显的相关性 ,相关系数 (r)为 0 .92 .同时 ,δ( 18O)与δ( 13C)垂向变化明显 ,沙一段下、中亚段明显高于上亚段 .通过与现代湖泊碳酸盐氧、碳同位素特征的比较得出 :沙一段生油岩沉积时期的古湖泊是一封闭咸水或半咸水湖泊 ,中、下亚段沉积时期 ,气候干燥、蒸发作用强烈、湖水面较低、盐度高、生产力高 ,而上亚段沉积时期 ,气候较湿润、降雨量大、湖水面高、盐度偏低、生产力降低 .

松辽盆地G-12井晚白垩世青山口组沉积时期古湖泊学替代指标分析

总有机碳含量（TOC）、有机质碳稳定同位素（δ^13C）、氢指数（HI）和有机质类型是进行古湖泊学研究的良好替代性指标,本研究以岩石热解分析数据和总有机碳测试数据为替代指标来综合反映松辽盆地青山口组二—三段晚期集水盆地的气候、湖泊生产力和湖泊底部水体环境等古湖泊学特征。指标显示：青山口组二—三段晚期集水盆地的古气候经历了温暖-冷-暖湿-温暖而干燥-干冷的演化过程;1933～1932m沉积时期,有机质以湖相为主,湖底为弱氧化环境,古湖泊初始生产力最高,其它阶段,有机质以陆源为主,虽然TOC含量高,但古湖泊初始生产力并不高;TOC值随深度减小而降低,δ^13C值随深度变浅而偏正,而且δ^13C值正向偏移量最大的时期晚于TOC值最高的时期;暖期时,TOC值较高,HI值较高,δ^13C值偏负;冷期时,TOC值较低,HI值较低,δ^13C值偏正。

鄂尔多斯盆地靖安油田上三叠统延长组6段古湖泊学特征

成熟的湖泊系统是沉积有机质汇集的最有利的场所之一 ,研究区处于水浅、沉积动力学条件不稳定的三角洲水下平原和三角洲前缘环境。研究表明 ,靖安油田延长组 6段的氢指数 (HI)值一般极少超过 40 0 ,普遍小于2 0 0 ,低于我国白垩纪和第三纪的湖泊相烃源岩的同类指标。其干酪根类型表明 ,沉积有机质的物源较近 ,湖泊水动能较强。由于湖泊生有机质的加入而构成了混合的物源 ,使得干酪根类型以木质和煤质植屑为主。另外 ,三角洲的保存条件远不如深水区 ,这是因为该区域的水动力条件使湖泊水难以形成稳定的水体分层。碳同位素 (δ13 C)的数据范围为 - 2 .5 1%至 - 3.15 % ,显示出湖泊近岸区沉积有机质的特征 ,并可作为湖泊三角洲区混源有机质的佐证。

东营凹陷沙河街组湖相碳酸盐岩碳氧同位素组分及其古湖泊学意义

湖相碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素分析能提供重要的环境信息。山东东营凹陷沙河街组湖相碳酸盐岩主要分布在沙一段和沙四段。对４７个碳酸盐岩样品碳、氧同位素组分的分析表明：沙一段、沙四中和沙四上亚段下部沉积时期东营湖均是程度不同的封闭型湖泊。古盐度和蒸发／降雨：沙四中亚段和沙四上亚段下部沉积时期＞沙一段沉积时期＞沙四上亚段上部沉积时期；古湖水面：沙四上亚段上部沉积时期＞沙一段沉积时期＞沙四中亚段和沙四上亚段下部沉积时期；古生产力：沙一段沉积时期＞沙四上亚段上部沉积时期＞沙四中亚段和沙四上亚段下部沉积时期。

辽西早白垩世义县组砖城子层湖相碳酸盐岩地球化学特征及古湖泊学沉积意义

辽西义县盆地早白垩世义县组陆相湖盆沉积中常发育多个薄层碳酸盐岩沉积层,碳酸盐岩地球化学的研究对揭示湖盆沉积古环境具有重要理论意义。义县组砖城子层英窝山剖面湖相碳酸盐岩分析结果显示,岩石δ^(13)C值为-3.44×10^(-3)~0.27×10^(-3),均值为-1.21×10^(-3);δ^(18)O值为-15.73×10^(-3)~-9.93×10^(-3),均值为-10.88×10^(-3)。盐度Z值变化范围114.78~122.39。碳酸盐岩主量元素分析表明,w(CaO+MgO+LOI)=53.38%~97.04%,均值71.15%;陆源组分w(Al_(2)O_(3)+SiO_(2)+Fe_(2)O_(3))=2.19%~44.87%,均值为27.77%;x(Mg)/x(Ca)摩尔比介于0.92~1.01。碳酸盐岩微量元素地球化学提供了古湖泊学的古盐度、氧化还原和古气候证据。w(Sr)=110.4×10^(-6)~1360.2×10^(-6),w(Ga)=0.152×10^(-6)~14.13×10^(-6),w(Sr)/w(Ba)=0.34~131.49(多数>1),指示沉积湖泊水体为咸水环境;氧化-还原指标w(V)/w(V+Ni)=0.51~0.83,w(V)/w(Cr)=1.59~8.28(多数>2.0),w(U)/w(Th)=0.39~10.24,且变化范围较大,指示为半封闭—封闭的缺氧还原强分层水体沉积环境;w(Sr)/w(Cu)=54.94~1260.71,均值为213.79,反映炎热干旱气候类型。义县组砖城子层沉积期湖泊为干旱古气候背景下的半咸水—咸水、缺氧还原强分层的半封闭—封闭型。

中国湖相碳酸盐岩碳氧同位素时空特征及其古湖泊学意义

湖相碳酸盐岩是一种分布极其广泛的陆相碳酸盐岩。中国湖相碳酸盐岩沉积始于二叠纪—三叠纪,经侏罗纪—白垩纪发展,鼎盛于古近纪,具有沉积时间跨度长、分布面积广的特征。碳酸盐岩发育方式多样,常以多个单层、薄夹层状、互层状、韵律沉积为主,也见以结核状或钙质微体化石等薄层赋存于泥岩、页岩等细粒碎屑岩中。湖相碳酸盐岩δ^(13)C值介于-10.0×10^(-3)~+10.0×10^(-3)之间,多数为-5.0×10^(-3)~+5.0×10^(-3),正负值均有。二叠系—三叠系δ^(13)C发生负偏,侏罗系—白垩系先正向漂移随后负偏,古近系—新近系再次正偏,达最大值约+5.0×10^(-3)。氧同位素δ^(18)O值介于-20.0×10^(-3)~+2.0×10^(-3)之间,多数为-15.0×10^(-3)~-0.0×10^(-3),几乎全部为负值。二叠系—三叠系、侏罗系—白垩系碳酸盐岩δ^(18)O值在-15.0×10^(-3)~-3.0×10^(-3)之间变化,古近系—新近系δ^(18)O值明显正偏移,多数位于-10.0×10^(-3)~0.0×10^(-3)。中国湖相碳酸盐岩碳氧同位素相关性分析表明,δ^(13)C与δ^(18)O密切相关,且δ^(13)C值多正值或轻微负值,指示湖泊为封闭型咸水—半咸水环境;δ^(13)C和δ^(18)O不相关,δ^(13)C值为负值,指示湖泊为开放型淡水环境。

古湖泊学研究中的鱼化石埋藏学方法

鱼化石埋藏学方法在古湖泊环境研究中主要是利用鱼死亡及其骨骼解体和保存的方式 ,去推测湖泊的水文状况、沉积环境、群落结构、鱼类的生活史、死亡方式和保存特征等 ,这种方法的可行性取决于对现代湖泊中生物与环境对应关系的观察研究。在鱼化石埋藏学研究中 ,温度是决定鱼化石保存状况的主要因素 ,当水温在 1 5℃以上 ,多数鱼尸体就会因细菌腐解产生的气体而漂浮到水面 ,然后在水面上进一步腐烂 ,最后散落到湖底 ,或者被水流带到近岸区 ,遭受更强烈的破坏 ;当水温在 1 5℃以下时 ,鱼尸体可以保存在水底 ,直至被埋藏 ,在湖下层水氧气充足、有食腐动物生活的条件下 。

竺可桢先生与中国湖泊学研究

竺可桢先生是我国卓越的科学家、教育家,是中国科学事业受人爱戴的领导人之一。竺老离开我们已有20年了,我们怀着祟敬的心情深切地怀念他。 竺老是中国近代地理学和气象学的奠基者,在气候变迁、物候、农业气候、自然区划和科学史等领域,有杰出的成就。他不仅积极倡导、组织和参加中国地学、生物学、天文学、自然资源综合考察等许多方面的工作,而且对湖泊学的研究也极力倡导并给予扶持。 早在20年代,竺老在第四中山大学(即江苏大学)讲授地学通论时,在他所编的讲义第二编地文学中,专门用一章讲授湖泽海滨。尽管已事隔70余年,其内容对今天湖泊学研究还有一定的指导意义。在书中,他首先指出湖泽与内海、海湾等的区别是:(一)湖泽池沼多与海洋无关,而内海、海湾则与海洋相通;(二)湖泽池沼其水面常较海面为高,极少在海面以下。世界大多数湖泊为淡水湖、亦有盐湖。湖泽之分布无处不有,“自赤道以至两极在大陆各处均有”,“以平均而论则在高纬度较低纬度为多”,“山岳之上多”,“

松辽盆地北部青一段油页岩地球化学特征及其记录的古湖泊学信息

油页岩地球化学特征及其记录的古湖泊学信息是揭示油页岩成矿富集规律的关键佐证。根据含油率、TOC、岩石热解、元素分析、生物标志化合物检测及有机显微组分分析,精细刻画了松辽盆地北部ZY1井青一段油页岩的地球化学特征,并分析了其记录的古湖泊学信息,探讨了古湖泊对油页岩有机质富集的控制作用。结果表明:青一段发育8层中等偏好品质的油页岩,下部为高品质油页岩富集层段;油页岩的含油率和TOC质量分数相关性极好,处于未熟-低成熟度演化阶段,生烃潜力大;油页岩中含丰富的萜类和甾类化合物,有机质类型主要为Ⅰ型,有机质来源主要为层状藻占优势的湖泊水生生物。地球化学参数指示,青一段下部古湖泊生产力呈现3个低→高的旋回,对应的古湖泊水体盐度呈现为3个半咸水-咸水旋回、古湖泊水体氧化还原性表现为还原-强还原-还原的厌氧环境,其中旋回Ⅱ后期湖泊生产力最高,对应的水体盐度最高、还原性最强。表明湖泊富营养化造成的高湖泊生产力是青一段高品质油页岩有机质富集的物质基础,盐度分层控制下强还原的湖底环境是高品质油页岩有机质富集的良好保存条件。

湖泊光学研究动态及其应用

简述了湖泊光学研究几十年来所取得的成果,如湖水的光学特性;水下辐射能的观测、传输和计算。论述了湖泊光学研究的重点,包括黄色物质吸收系数S的确定;UV B辐射对湖泊生态系统的影响;光的生态效应;光化学过程(PhotochemicalProcesses)、生物 光学模式(Bio OpticalModel)估算湖泊初级生产力以及湖泊富营养化限制因子分析及防治。总结了湖泊光学研究的主要应用领域,包括估算湖泊初级生产力、叶绿素a的浓度、悬浮物的估算以及水色遥感研究等。阐述了湖泊光学未来研究方向,当前研究工作中国内与国外的差距及国内需要开展的工作。

山地、湖泊的三维大气－斜压水动力学耦合模式──在日本琵琶湖水－气系统中的应用

大气、湖泊的边界层是大气边界层和湖泊边界层两部分组成的，它们之间通过湍流交换连接在一起，形成一整体系统。经过分界面的动量通量是连续的，热量是守恒的。基于此，本文在近几年工作的基础上，建立了大气边界层与水动力学模式的耦合模型，并对日本琵琶湖进行了实验研究，获得了一些比正压和均匀风场模式更符合观测实际的结论：（１）无论夏季（ＳＳＷ）和冬季（ＮＮＥ）作用下，湖面均可形成正的风涡度场；（２）夏季时，风的正涡度场对形成琵琶湖中观测到的环流特征起着十分重要的作用，而且还构造出与环流相匹配的深水区低、浅水区高的温度场；（３）夏季时，初始温度场的水平分布特征对模式结果的影响很小；（４）冬季时，湖中无明显水平环流生成。

酸沉降影响的湖泊沉积学证据

以阳宗海为例 ,通过湖泊短柱状沉积物的磁参数、Fe、Al和化石生物的分析研究以及自然酸性湖泊沉积参数的对比验证 ,结果显示 :低频磁化率 ( χlf)、非磁滞剩磁 (ARM)的数值以及介形类、硅藻的属种与浓度变化灵敏地指示工业大气污染和酸沉降的起点、过程和环境变化趋势 ;Fe、Al的显著递减同步于较强酸沉降时段 ,是工业大气污染危害湖泊环境的标志。上述环境参数可作为识别湖泊酸化趋势的沉积学证据。酸性水体的元素地球化学作用及其对水生生物的影响———生物贫化和耐酸物种的扩张是湖泊沉积物重现酸沉降的历史和过程的理论依据。

中国湖泊地貌与湖泊沉积学研究概况

本文介绍了近二十年来中国湖泊地貌与湖泊沉积学的研究概况,如关于长江中、下游各大湖均形成于人类历史时期的新理论;长江中、下游浅水湖泊及云南断陷湖泊沉积模式和理论;为油气勘探服务的古湖泊环境研究;湖泊沉积与古气候变化关系;湖泊沉积速率测定以及评价湖泊环境的历史、现状及发展趋势等.