凌源-宁城盆地中元古界铁岭组烃源岩生物标志化合物特征及意义

采用气相色谱、气相色谱-质谱技术,对凌源-宁城盆地中元古界铁岭组烃源岩生物标志化合物特征进行研究,剖析其蕴含有机质生源、沉积环境、有机质热演化程度等方面的信息及地球化学意义.铁岭组烃源岩饱和烃气相色谱以“前峰型”的单峰分布为主,主峰碳多为nC18,表明有机质来源以低等生物为主;Pr/Ph比值主要分布于0.16~0.73之间,植烷优势较明显,指示为强还原的沉积环境,少部分为还原环境.铁岭组烃源岩具有长侧链三环萜烷丰富、伽马蜡烷含量高和C27甾烷分布占优势的分子化石组合特征,伽马蜡烷指数(Ga/C_(30)H)为0.10~0.31,平均值0.19,反映出铁岭组烃源岩形成于微咸水-半咸水环境;Ts/Tm比值为0.54~1.19,平均值为0.88,表明烃源岩热演化程度较高;甾烷与藿烷的含量比值主要分布于0.24~0.59之间,平均值0.42,表明低等生物藻类的贡献较低,而细菌等微生物的贡献相对较大.铁岭组烃源岩甾烷呈现C27甾烷占优势的“L”型,表明生烃母质生源构成是低等水生生物来源的有机质特征.

冀北蓟县系铁岭组古风化壳稀土元素富集规律及古环境意义

冀北地区蓟县系铁岭组顶部普遍发育一套古风化壳,该层位轻稀土元素和Rb均出现显著的富集现象。为了进一步探讨风化过程中元素的迁移规律以及古环境特征,文章对该套古风化壳开展了详细的地球化学研究。结果表明,古风化壳中轻稀土元素、Rb和Ti等含量自下而上表现为“先升高,后降低”的分布规律,且随着风化层中黏土物质的增加而升高,在中上部黏土岩中达到富集的峰值,推测与黏土矿物的吸附作用相关;古风化壳δCe正异常、δEu明显的负异常等特征指示轻稀土元素主要富集于中上部的氧化环境,且氧化作用越强越富集;化学蚀变指数CIA介于53.54~79.50,风化淋滤指数BA变化范围为0.39~1.08,共同指示了风化壳形成于温暖湿润的气候环境。综合稀土元素、微量元素和La/Yb-∑REE图解显示,风化壳稀土元素和微量元素主要来源于下伏铁岭组碳酸盐岩以及火山岩浆活动。

中-新元古界标准剖面蓟县系首获高精度年龄制约——蓟县剖面雾迷山组和铁岭组斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb同位素定年研究

近期在蓟县中-新元古界标准剖面铁岭组和雾迷山组首次发现斑脱岩、并测得其锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄为～1440Ma（1439±14Ma）和～1485Ma（1483±13Ma和1487±16Ma）,这标志着这条传统的标准剖面上以碳酸盐岩为主体的蓟县系上部的两个重要组,从此也获得了直接的、高精度的锆石U-Pb同位素年龄约束。这是华北中-新元古界标准剖面蓟县系相关地层单位首次获得直接而精确的锆石U-Pb同位素年龄约束,也是在整个华北北缘燕山地区雾迷山组内部首次获得精确的直接定年。这一进展为闻名中外的天津蓟县剖面中-新元古界年代地层格架的正确厘定、以及今后继续作为华北该阶段的标准剖面,并与国内外其他地区相关地层的正确对比等,提供了新的、精确的年代学＂锚点＂,因而具有重要的科学和实际意义。

中元古代晚期浅海高能沉积环境中的海绿石：以天津蓟县剖面铁岭组为例

海绿石是一种富钾、富铁的含水层状铝硅酸盐矿物,在沉积学领域常被作为一种普遍的指相矿物。多年研究的结果表明,现代海绿石主要形成在慢速、弱还原的较深水环境中,而且还可以作为"凝缩段"的识别标志之一。天津蓟县剖面中元古界铁岭组第二段灰岩中的海绿石,产在高能叠层石岩礁之中,主要以胶体形式富集在叠层石和均一石的边界上,代表较为典型的原地海绿石;较高的氧化钾含量(大于8%)而显示出高成熟海绿石的特点。很明显,铁岭组二段灰岩中的原地高成熟海绿石,不但不能作为"凝缩段"的识别标志,而且也不是长时间地层间断的产物。由于形成在正常高能浅海环境,而且处于中元古代末期,与现代沉积中的海绿石存在较大的差异,可能代表了中元古代末期的正常浅海还处于含氧量不够充分的弱还原状态,最终使铁岭组灰岩中的海绿石成为前寒武纪海绿石产出的一个典型代表,也间接的表明了在漫长的地质历史演变过程中海绿石产出的多样性特点。

天津蓟县铁岭组新剖面钾质斑脱岩锆石U-Pb测年及Hf同位素研究

天津蓟县西北的大喻山铁岭组剖面钾质斑脱岩夹层锆石U-Pb年龄(1439±14Ma)是约束"蓟县剖面"年代格架的重要锚点,但该剖面露头已遭到严重破坏。最近,笔者在蓟县东北、目前已禁止开采的大五尖采石场发现了铁岭组新剖面,并在其二段近底部再次确认多层钾质斑脱岩,测得其中两层LA-ICPMS锆石U-Pb年龄(1445±12Ma以及1442±10Ma);采自原大喻山剖面该组二段近底部斑脱岩夹层的样品,也获得其LA-ICPMS锆石U-Pb年龄(1439±11Ma)。以上三个年龄值在误差范围内一致,与之前在原大喻山剖面及河北平泉刘家沟剖面该组二段近底部斑脱岩夹层所获的SHRIMP锆石U-Pb年龄(1439±14Ma及1437±21 Ma)也完全可比。与此同时,本文对以上3个样品锆石还开展了锆石原位Hf同位素研究。其结果显示,176Hf/177Hf值变化范围为0. 281703~0. 281880,εHf(t)=-6. 7^-0. 2,两阶段模式年龄为2200~2603Ma,高斯分布峰值为~2360Ma。这表明,铁岭组钾质斑脱岩的物源主要来自于新太古代-古元古代早期地壳物质的部分熔融。本研究为蓟县剖面乃至燕山地区铁岭组高精度年代约束及地层格架厘定等,提供了更多年代学佐证,进一步夯实了整个蓟县剖面作为华北克拉通中-新元古界标准剖面的科学性和代表性;同时,对华北中元古界钾质斑脱岩夹层的锆石首次开展Lu-Hf同位素研究,为探讨这一特殊类型沉积岩的源岩及相关研究提供了新思路;新发现剖面也为未来继续围绕铁岭组的各项研究,提供了一处露头良好、年代框架扎实可靠、可长期观测的新平台。

天津蓟县中元古界铁岭组叠层石灰岩中原地海绿石的沉积学意义

天津蓟县剖面中元古界铁岭组二段叠层石灰岩中普遍发育海绿石。野外观察表明,海绿石主要分布在叠层石柱体间的泥晶灰岩中,呈薄膜状富集在叠层石鞘外缘;微观特征分析表明,海绿石呈不规则状的胶体形式,显示了原地海绿石的基本特点。电子探针的组分分析表明,铁岭组中的海绿石为中成熟度的海绿石。由于产在潮下高能柱状叠层石灰岩中,铁岭组中的海绿石并不反映低沉积速率或沉积间断的沉积条件,与现代海绿石的形成环境具有明显的差异。因此,中元古界铁岭组叠层石灰岩中的中成熟度原地海绿石是特殊沉积背景下的独特产物,为研究海绿石在地质历史时期产出的多样性提供了一个重要实例。

京津地区铁岭组,景儿峪组海绿石^40Ar—39Ar年龄

利用海绿石４０Ａｒ－３９Ａｒ年龄校正公式，通过测量海绿石中的可膨胀层含量ｎ以及中子活化过程中３９Ａｒ的丢失率，求出海绿石的年龄。经测定，京津地区铁岭组、景儿峪组海绿石中可膨胀层含量为５％～６％，中子活化中３９Ａｒ丢失率为１７％～１９％。由校正后的海绿石年龄推测出铁岭组年龄界限范围是１０７０±１０Ｍａ～１１７５±１０Ｍａ，景儿峪组为８１０±１０Ｍａ～９００±１０Ｍａ。

燕山地区铁岭组稳定同位素组成特征及其地质意义

测定的样品采自天津蓟县和北京门头沟青白口两地铁岭组碳酸盐,测得152对δ^(13)C和δ^(18)O数据,发现碳、氧同位素在两地铁岭组具有相同的变化趋势,并对它们的成因机制和地质意义进行了对比及探讨。

燧石^(40)A-^(39)Ar马鞍形年龄谱形成机制探讨——以蓟县剖面铁岭组燧石为例

对燕山地区蓟县剖面铁岭组条带状燧石进行Ar - Ar 阶段加热实验,获得一个马鞍形年龄谱。通过对各温度阶段K、Ca 、Cl 质量分数及Cl/K、Ca/K 比值变化特征的分析,笔者认为马鞍形谱线左侧视年龄的变化与燧石中流体包裹体含过剩Ar 有直接关系;而右侧的变化则与燧石晶格中过剩Ar 的释放有关。马鞍形谱线往往意味着样品含过剩Ar;但含过剩Ar 的样品不一定都呈马鞍形。当燧石纯度很高,加热阶段划分得很细时,马鞍形谱线中温区间最小视年龄具有某种年代学意义。

辽西牛营子凹陷中元古界铁岭组烃源岩地球化学特征

辽西牛营子凹陷位于燕辽裂陷带东部,为辽西凌源—宁城盆地东南部的次级凹陷,呈近NE走向,长约20 km,宽约6 km,面积约120 km^2。该凹陷是松辽外围南部盆地群油气基础地质调查的重点凹陷,在多口地质井中均获得了油气发现。本次研究的12块铁岭组样品分别来自凌源-宁城盆地孟家窝铺村北P1701剖面(4块)、侯杖子南P1702剖面烃源岩(1块)以及辽凌地2井(7块,图中LLD2),通过对上述中元古界蓟县系烃源岩地球化学特征的研究,分析研究区铁岭组勘探潜力,为明确辽西坳陷前寒武系未来油气勘探方向提供参考。

河北宽城蓟县系铁岭组岩石特征及沉积环境分析

河北宽城蓟县系铁岭组主要为一套滨海潮坪相碳酸盐岩沉积,剖面实测厚度211.11m,可划分为两段。该套地层岩石类型主要为碳酸盐岩,其次为泥页岩和硅质岩。碳酸盐岩可进一步划分为砾(砂)屑灰(白云)岩、瘤状灰岩、叠层石灰岩、泥(粉)晶灰(白云)岩和泥质灰(白云)岩。根据岩石学特征及沉积构造等相标志,划分为潮上带、潮间带(上、下)和潮下带(上、下)3种沉积环境。地化特征表明,铁岭组一段沉积期气候干燥炎热、海水古盐度较高;铁岭组二段沉积期则气候温暖潮湿、古盐度较低、陆源物质供应较多的环境。石油地质条件初步分析表明,铁岭组灰岩储层具备油气成藏的烃源岩条件、储集条件和盖层条件,该组合找到原生油藏的可能性较大,具有良好的勘探潜力。

天津蓟县剖面中元古界铁岭组叠层石岩礁中海绿石的产出特征及地质意义

海绿石作为一种特殊的指相矿物,长期以来受到地质学家的重视与研究。显生宙的海绿石,多年来研究的结果表明海绿石发育在慢速弱还原环境。而天津蓟县中元古界铁岭组叠层石岩礁中的海绿石,处于铁岭组二段的早期高水位体系域(EHST)中,以薄膜状形式产在叠层石柱体与柱体间泥晶的交界处,可能指示了一种特殊的海底胶结作用。独特的产出特征表明了前寒武纪(约1000Ma左右)的正常高能浅海环境似乎还处于一种氧气不充分的环境。

冀西北中元古代铁岭组地层格架研究

河北省怀来中元古代铁岭组主要为一套滨浅海碳酸盐岩沉积组合。按微相组合或基本层序、沉积体系及沉积体系域逐级剖析的方法，可识别出６１个基本层序和潮坪、浅水陆棚及开阔陆棚等３种沉积体系。这３类沉积体系的周期性叠置组成了完整的海进—海退碳酸盐岩沉积序列，其顶底为明显的平行不整合。通过对该沉积层序的层序界面及最大海进面的追索，建立了怀来地区的地层格架，从而揭示了中元古代铁岭组沉积盆地的演化特征。

四海地区铁岭组生物地层特征沉积环境及研究意义

在参加 1∶ 5万四海幅区域地质调查过程中 ,发现并实测了该剖面。通过对铁岭组岩性、岩相、生物、岩石化学的初步研究 ,恢复了铁岭期沉积环境的演变 ,指出了在该区研究铁岭组的地层学及矿床学意义。

燕山地区宣龙坳陷中元古界洪水庄组-铁岭组沉积相分析与层序格架的建立

根据野外露头信息的综合分析,结合沉积模式和层序地层学的基本原理,总结了燕山地区宣龙坳陷洪水庄组和铁岭组的沉积相特征和层序地层格架。研究表明,该区洪水庄组-铁岭组沉积时期为一套局限台地潮坪相沉积,垂向上的沉积微相更能敏锐地反映海平面的相对变化。根据对各个层序界面的识别,将洪水庄组划分为1个三级层序DS1,铁岭组划分为2个三级层序DS2和DS3,由海侵体系域(TST)和高位体系域(HST)组成,不具有形成凝缩层的环境。根据研究区各时期沉积环境与层序地层的特点,建立了符合研究区洪水庄组和铁岭组的沉积模式,初步探讨了研究区所经历的沉积演化过程。

中元古代增氧事件:来自华北克拉通燕辽地区铁岭组的地球化学证据

氧气是生命演化的重要因素。近期的一些研究表明,元古宙两次大氧化事件之间的平静期存在多次幕式增氧事件,尤其是14亿年前后大气和海水的氧气水平有着很大程度的提高。但是,目前对于14亿年之前的表生环境氧化还原状态的研究仍存在不足。本次研究通过分析华北克拉通燕辽盆地中元古代~14.4亿年铁岭组绿色页岩的钼同位素组成、氧化还原敏感元素和稀土元素特征,发现绿色页岩的Fe含量和Mn含量较高,并显示富集轻的钼同位素组成(-1.00±0.07‰~-0.49±0.06‰)特征。Fe-Mn-Mo三者相关性表明,轻的Mo同位素主要以吸附共沉淀的形式进入铁锰(氢)氧化物,造成富铁的沉积物富集轻Mo同位素,而海水中Mo同位素偏重,指示绿色页岩沉积于氧化的水体之中。同时,氧化还原敏感元素含量及比值也指示铁岭组绿色页岩沉积时水体为氧化环境。研究结果表明,~14.4亿年前后发生了一次显著的增氧事件,使得当时海水氧化面积扩大,为早期生命演化提供了物质基础。

叠层石中的海绿石化和黄铁矿化:以天津蓟县中元古界铁岭组为例

作为微生物碳酸盐岩的主要类型之一,叠层石是微生物席的主要建造物已成为共识。天津蓟县中元古界铁岭组二段叠层石生物礁灰岩发育,其中的细粒叠层石被前人解释为微生物席捕获碳酸盐泥的微生物建造物,使得其既不同于现代叠层石,也不同于显生宙尤其是寒武纪的叠层石。更为特殊的是,这些叠层石中的海绿石和黄铁矿代表着2种特殊的矿化作用,其中研究区普遍产出的黄铁矿,作为硫酸盐还原细菌的产物,是了解古代微生物的窗口;而发育在高能浅海的海绿石,产出环境不同于现代海绿石,不能作为慢速沉积环境的指示矿物,亦不具有沉积间断的地质意义。2种矿化作用表明铁岭组叠层石是由沉淀作用而非捕获碳酸盐泥形成,这为了解中元古代叠层石的形成和特征提供了一些有益的线索。

中元古界铁岭组叠层石:蓝细菌化石及藻席形态研究

我国天津蓟县中—上元古界标准地层剖面铁岭组上段叠层石作为一种特殊的层状生物沉积构造。以天津蓟县地区铁岭组的叠层石为研究对象,详细分析了铁岭组叠层石的微观形态特征,获得以下初步认识:铁岭组叠层石的优势微构造为带状微构造,其次为线状微构造,从而得出铁岭组叠层石微生物席中的主要造席微生物应为丝状微生物,其次为球状微生物。以蓝细菌化石的成因和古环境意义的分析,为前寒武系地层中叠层石为生物成因提供了非常有利的证据。

铁岭组钾质斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb年代学研究及其地质意义

最近在冀北-辽西以碳酸盐岩为主的铁岭组内发现了钾质斑脱岩,并获得其锆石SHRIMP U-Pb年龄——(1437±21)Ma,这一进展将铁岭组的时代确定为中元古代早期盖层纪(Calymmian Period)末期.与此同时,还在同一剖面获得了铁岭组的上覆地层——下马岭组碳硅质页岩里钾质斑脱岩锆石SHRIMPU-Pb年龄——(1372±18)Ma,这与稍早前在北京西北及其附近地区所获得的定年结果(～1380Ma)是一致的.这在肯定了该地区下马岭组应归入中元古代中期延展纪(Ectasian Period)早期的同时,也表明以蓟县剖面为代表的燕山东部地区铁岭组-下马岭组等相关序列,可与北京西山及燕山西部进行良好对比.换言之,华北北部从高于庄组到铁岭组的巨厚碳酸盐岩序列都应视为中元古界盖层系沉积,而铁岭组与下马岭组之间的不整合面可作为中元古界盖层系与延展系之间的物理性分界标志;早先以该不整合面命名的"芹峪上升"(或"芹峪运动")应属于一个时限短暂的中元古代早期的区域抬升,不能再视为华北克拉通对新元古代罗迪尼亚超大陆聚合事件(～1.0Ga)的响应.

蓟县铁岭组底部硅质褐铁矿屑砂岩的地质意义

华北蓟县系上部洪水庄组和铁岭组之间长期以来一直被认为是整合接触。近期在蓟县小岭子剖面发现洪水庄组顶部发育铁质风化壳,铁岭组底部有硅质褐铁矿屑砂岩,从而证明洪水庄组与铁岭组之间存在一次强烈的风化剥蚀,二者之间是假整合接触关系。