The Carbon and Oxygen Stable Isotopic Compositions and its Paleoenvironment Significance from the Upper Yunlong Formation of Paleogene in Lanping Basin,Yunnan

Lanping Basin is one part of the three-rivers Tethyan tectonic domain and located in western Yunnan or southeastern Qinghai-Tibet Plateau.Yunlong salt-bearing Formation had formed under the condition of strong arid

川东南地区寒武系洗象池组碳、氧同位素特征及其意义——以贵州吼滩剖面为例

川东南地区寒武系洗象池组碳酸盐岩普遍发生白云石化,且缺乏生物化石,长期以来在地层对比与划分方面未形成统一认识。本研究在野外剖面和岩石学特征观察分析的基础上,对川东南地区中—上寒武统洗象池组41个碳酸盐岩样品进行了碳、氧同位素分析。结果显示,研究区洗象池组以泥晶—细粉晶白云岩为主,含少量残余砂屑白云岩、粗粉—细晶白云岩;样品的δ18 O值分布在-11.05‰~-8.29‰范围,平均为-9.67‰,δ13 C值介于-2.29‰~1.36‰之间,平均为-0.73‰,且δ18 O值和δ13 C值无明显正相关性,基本保留了同期海水的原生碳、氧同位素组成。分析表明,中—晚寒武世洗象池期川东南地区整体处于海相环境,其中中—晚期盐度相对早期盐度整体略微升高,海水温度分布在15.2℃~27.5℃,属于温暖或炎热的亚热带气候。SPICE(steptoean positive carbon isotope excursion)事件在吼滩剖面有很好的可对比性,可与全球其他地区进行对比,反映一次全球范围的海退事件。此外,通过对比川东南地区吼滩剖面与太和1井和渝东北地区利1井的碳同位素特征,认为渝东北地区盐度相对川东南地区较高,洗象池期盐盆地由川东南向渝东北演化,对于寻找盐类矿床和油气地质具有重要意义。

鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其意义

鄂尔多斯古生代海相地层沉积厚度巨大。鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩的碳氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成:δ13C值分布于-7.30‰～2.26‰之间,均值-0.30‰;δ18O值分布于-13.14‰～-1.94‰之间,均值-6.38‰,碳氧同位素组成与全球基本一致。区域上,鄂尔多斯西缘具有相对较高的δ13C值,南缘次之,而东缘最低。纵向上,碳同位素组成逐渐增重,并在中晚奥陶世发生明显的正向偏移,δ13C均值由马家沟组的-0.36‰增加到平凉组的0.15‰,至背锅山组增加至0.68‰。碳同位素的区域分布差异表明鄂尔多斯西缘水体相对较深,南缘次之,东缘相对较浅,由早奥陶世至晚奥陶世水体逐渐加深,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。鄂尔多斯西南缘中晚奥陶世碳同位素组成的正向偏移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义,西南缘的平凉组/乌拉力克组和背锅山组是下古生界最重要和有效的烃源岩层。

藏北安多晚侏罗世古环境、古气候与地球化学元素关系研究

藏北安多地区毗邻羌塘盆地南界,属于藏北地层分区。研究区沙木罗组地层为一套稳定的浅海相碎屑岩和碳酸盐岩建造,依次发育风化壳沉积,潮坪相沉积以及混合台地相沉积,有大量生物礁产出。本文通过对沙木罗组地层中采集到的18件样品进行常量、微量元素及碳氧同位素测试,结合沉积相分析,旨在探索本区晚侏罗世古海平面升降、氧化还原条件以及古气候的演化规律。研究发现,Ni、Sr、Cu、V、Cr、Ni/Co及δ^(13)C等变化能反映氧化还原环境的变化,而Mn、Na、Sr/Cu、P、Ti及δ^(18)O和Z值的波动能指示古气候的变化。研究结果表明:研究区的古环境演化共经历了3个阶段:(1)风化壳阶段的强氧化环境;(2)潮坪阶段的半氧化半还原环境;(3)台地区与三期生物礁建造相对应的3次氧化与还原环境转换。古气候演化也经历了3个阶段:(1)风化壳区的干旱气候;(2)潮坪区的半干旱半湿润气候;(3)台地区3次干湿气候的频繁转换,分别与本区的3个造礁期相对应。

云南白水台钙华景区的水化学和碳氧同位素特征及其在古环境重建研究中的意义

采用水化学仪器自动记录、现场滴定和样品碳氧稳定同位素测试相结合等方法 ,对云南中甸白水台钙华景区的水化学和碳氧稳定同位素特征进行了综合分析。主要结论是 :形成白水台钙华的泉水具有很高的钙和重碳酸根离子浓度 ,相应地 ,泉水的CO2 分压显著高于土壤生物成因所能产生的CO2 分压。结合泉水出露的地质条件及其碳稳定同位素特征 (δ1 3C=- 1 .2 3‰ )的分析 ,进一步发现 ,高CO2 分压主要与深部地热成因的CO2 有关 ,而非原来普遍认为的“是温暖湿润气候的产物”。可见 ,白水台钙华属于热成因类钙华。由此 ,根据白水台不同时代钙华氧稳定同位素组成的差异 ,对钙华形成时的水温进行了计算。结果发现自白水台钙华形成以来 ,水温变化高达 1 1℃ ,即从最老 (<3 5万年 )钙华形成时的 2 1℃降至现在的 1 0℃。这可能与本地区强烈抬升导致的气温降低有关 ,也可能反映出地热对水温的影响在降低。此外 ,本文对用热成因类钙华进行古环境重建研究中值得注意的问题也做了讨论。这些问题包括放射性碳测年中“死碳”(来自深部碳酸盐碳和深部CO2 )的干扰及由深源CO2和CO2 自水中逸出导致的钙华1 3C富集 ,后者在利用类似热成因碳酸盐沉积的δ1

罗布泊中更新世以来盐湖碳酸盐碳氧同位素组成及其古环境意义

罗布泊是欧亚大陆腹地塔里木盆地东端的典型内陆干盐湖,中更新世以来在其北部尤其罗北凹地发育了巨厚的蒸发岩沉积是对全球变冷和青藏高原隆升的积极响应。通过对罗北凹地第一口深钻LDK01孔蒸发岩系中203个样品的自生碳酸盐含量、碳氧同位素测试与分析,讨论了罗布泊中更新世以来的古环境演化特征。研究表明:(1)δ^(18) O和δ13 C协同正向演化,但在蒸发作用强烈的干旱封闭湖泊中,流域降蒸比(P/E)的变化对湖泊水体δ^(18) O影响最为显著;(2)δ^(18) O和δ13 C周期性波动震荡特征,反映干湿交替的环境以及周缘水体对罗北凹地的补给;(3)罗布泊湖盆干旱加剧演化可能并非只受全球变化单一因素驱动,而是全球气候变化和高原隆升共同作用的结果。

四川盆地中南部地区洗象池群沉积旋回的碳氧同位素特征及地质意义

四川盆地中南部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩的碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成,根据该地区采集的88个碳、氧同位素数据,研究、讨论了中上寒武统碳酸盐岩不同尺度沉积旋回中的碳氧同位素组成、演化及地质意义。研究表明,四川盆地寒武系洗象池群由下至上的地层序列中,碳、氧同位素具有明显的旋回性演化特征:其δ13C值变化于-5.6‰~3.247‰之间,均值为-0.979‰,绝大多数的样品都在-2‰~2‰的区间震荡,δ18O值分布于-11.1‰^-5.2‰之间,均值为-6.934‰,主要集中在-9‰^-6‰的范围内波动。通过对不同尺度沉积旋回碳、氧同位素数据分析研究,认为在体系域尺度沉积旋回中控制碳氧同位素组成特征的主因是海平面变化,在米级旋回中主要受高频海平面变化、古气候、古构造等多方面叠加的影响;通过对碳、氧同位素数据分析研究,首次明确了该地区芙蓉统的底界,为地层的划分对比提供了有力证据;洗象池群早期和中期经历了短暂而快速的海侵后进入缓慢的海退,在晚期缓慢海侵后的快速海退,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。

浙江江山灯影组碳、氧同位素特征

通过测试分析了浙江江山灯影组碳酸盐岩的碳、氧同位素特征,结果显示δ13C值在-2.11‰~2.71‰之间,底、顶部表现为负异常,主体部分比较平稳,变化频率不大,呈微弱的降低趋势;δ18O值在-3.52‰^-8.76‰之间变化,整体比较平稳,从底到顶呈略降低的变化趋势。浙江江山碳、氧同位素的特征与国内外同期地层非常相似,具有全球可对比性,反映浙江江山地区在灯影初期海平面短暂下降,随后海洋环境相对稳定,直到灯影末期,与全球古环境发生强烈变化一样,本区海洋环境也发生了强烈变化。

巢湖地区早三叠世碳氧同位素地层对比及其古生态环境意义

二叠纪—三叠纪之交的环境恶化事件不但导致了生物大绝灭,而且造成了自然界正常的碳循环崩溃。为了研究三叠纪早期生物复苏过程中的环境特征、碳氧同位素演化上的地层学意义,对巢湖平顶山西坡剖面下三叠统碳酸盐岩取样分析。研究结果表明,巢湖平顶山西坡剖面早三叠世碳氧同位素地层曲线与已知的平顶山北坡剖面碳氧同位素地层曲线相似。δ13C值在Induan阶、Olenekian阶底部首先表现为大幅度负漂,随后呈上升趋势。δ18O值除了表现出1Ma的周期性波动之外,与δ13C低值区对应处也具负偏趋势。δ13C、δ18O值的演化趋势反映了早三叠世海洋环境恶化、生物复苏十分缓慢。

华北平原中部晚上新世以来沉积物碳氧同位素特征及其古环境意义

利用华北平原中部衡水水文地质科研深孔的岩芯,对平原区古土壤钙结核层碳氧同位素组分的古气候环境意义及相关气候指标的定量转换进行探讨,发现碳氧同位素对古气候变化具有较好的响应关系:3.5MaB.P.以来华北平原古气候逐渐由湿润转向干旱,早更新世由多个干湿冷暖旋回组成,晚期气候由暖迅速转凉;中更新世气候略温和,由3个冷干-暖湿旋回组成;晚更新世气候变化趋势为湿润-干燥-湿润,总体上呈现增温趋势。进入全新世后,δ13C平均值(-5)较低,属于相对湿润期;δ18 O平均值(-9.5)较低,属于相对寒冷期。应用相关公式可以定量恢复古温度变化,但平原区古土壤层受后期地下水作用的影响较大,如何消除这一影响还需更多数据支持。

云南兰坪盆地古近系云龙组上段沉积环境研究--来自碳、氧同位素的证据

云南兰坪盆地古近系云龙组地层记录了盆地由淡水湖泊→盐湖、干盐湖→淡水湖泊沉积的一个完整的Ⅰ级韵律。在云龙组上段沉积了一套灰岩地层,上覆于云龙组上段含盐层之上,对此套灰岩共取样25个,测试结果显示,δ^(13)C和δ18O均为负值,δ^(13)C介于–13.13‰~–6.67‰之间,均值为–11.57‰,δ18O介于–15.55‰~–13.90‰之间,均值为–15.02‰,δ^(13)C和δ^(18)O具有较小相关性(0.57),表明当时湖泊封闭性较差。根据Z值和δ^(13)C表明,当时为陆相淡水或微咸水湖泊沉积,含盐度较低。根据经验公式计算所得温度为35.5~44.3℃,平均为41.4℃。相对于现代湖水温度,当时水体温度较高,可能与PETM事件有关。因此,整个云龙组沉积时期气候炎热干旱,造成蒸发岩沉积中断的主要原因为湖泊的封闭性降低。

豫西宜阳地区三叠纪早期孙家沟组上段湖相碳酸盐岩碳氧同位素和古环境分析

孙家沟组是华北板块二叠纪和三叠纪转折时期的沉积记录,选择记载气候变化的材料,揭示气候的连续性变化,对于分析华北板块在这一转折时期古环境的重大变革具有重要意义。本项研究选择地层出露良好的华北板块南部豫西宜阳地区,以孙家沟组上段呈韵律型发育的薄层碳酸盐岩为研究对象,分析这些碳酸盐岩层中碳酸盐矿物的碳氧同位素组成及其变化,结合宏观沉积环境的分析,揭示这些碳酸盐岩层的成因,以及它们所蕴含的古环境信息。研究表明,孙家沟组上段碳酸盐岩的碳酸盐矿物主要为自生碳酸盐,且没有发生显著的后期变化,碳氧同位素组成及其变化可以用于古环境的重建。根据孙家沟组上段碳酸盐岩碳氧同位素的组成和受控因素,结合宏观沉积环境分析,认为孙家沟组上段的盐酸盐岩形成于湖盆环境。δ^(18)O>-7.97‰时,δ^(13)C和δ^(18)O呈明显的正相关关系,湖泊处于封闭环境,碳酸盐矿物富含白云石,且结晶程度较差;δ^(18)O<-7.97‰时,δ^(13)C和δ^(18)O呈明显的负相关关系,湖泊处于开放环境,碳酸盐矿物富含镁方解石,且结晶程度较好。根据孙家沟组上段由下部到上部碳酸盐岩碳氧同位素的变化,揭示出当时的湖泊环境经历了由相对开放到相对封闭,再到相对开放的演化,并显示出温度变低,湿度变小,植被变差的演化趋势。孙家沟组上段湖泊环境的形成可能与南部北秦岭造山带的隆升有关,薄层碳酸盐岩层与上覆紫色泥岩层组成的韵律层主要与气候变化引起的降雨量有关。孙家沟组上段所记录的古环境及其变化与全球二叠纪末期生物大灭绝以后陆地环境的变化规律相吻合。

西藏改则热那错地区上三叠统日干配错组碳酸盐岩C、O同位素特征及其地质意义

西藏改则热那错地区位于南羌塘盆地南缘，在该区发育了一套厚度较大的碳酸盐岩沉积。对该区碳酸盐岩 C、O稳定同位素的研究，可以恢复其形成的古环境及沉积特征。在野外剖面测制（1∶2000）、样品系统采集的基础上，对其碳酸盐岩进行 C、O 同位素的测试及分析，结果表明：西藏改则热那错地区古海水盐度 Z 值为126.32～135.37，属正常海水-超咸水；古海水温度平均值为22.4℃，代表温暖的气候环境；δ18 O、δ13 C 值均随海平面的变化而变化，海水越深，δ18 O 值越大。根据 C、O 同位素计算出的古温度、古盐度与所划分的沉积相带是相互对应的。

动物牙釉结构碳酸盐碳、氧同位素测试方法的比较

不同学者用磷酸平衡法分析古哺乳动物牙齿化石碳酸羟基磷灰石中结构碳酸盐的碳、氧稳定同位素组成时,预处理方法和实验条件也不尽相同。实测结果表明,预处理条件与磷酸法制备CO2的反应温度和反应时间均可能对分析结果产生影响,需在综合运用机械和化学手段除净外表附着碳酸盐的前提下,将样品充分研磨,并彻底分解其中的有机组分和非结构碳酸盐,再制备CO2。70℃的恒温水浴可以使化学反应和同位素分馏均在短时间内结束,且较为完全、彻底,测得的同位素数据重现性好;而25℃时反应进行较缓,氧同位素测试结果有时可能不理想。

南海南部浮游有孔虫氧碳同位素记录的末次冰期以来古环境变迁

以南海南部86GC沉积物柱状样为研究对象,通过对浮游有孔虫氧、碳同位素组成和AMS14C测年的研究,初步确定该柱状样包含了氧同位素3期晚期以来约31 400 a的沉积。结合浮游有孔虫组合和沉积物地球化学记录,分析认为,研究区域末次盛冰期发生于大约29~19 kaBP,其中又以28~26 kaBP为顶峰时段;在大约21~20 kaBP之间,可能有过一次短暂的海平面快速上升事件。单从δ18O记录来看,全新世南海南部的气候和古海洋环境似乎保持着较为稳定的状态,但期间δ13C及其他一些古气候指标却记录了多次回返性事件,反映出由于冬季风的短暂加强,导致全新世该区域气候环境在总体适宜的背景下仍然具有不稳定性。

川东南地区洗象池组碳氧同位素特征、古海洋环境及其与储集层的关系

本文在野外剖面调查的基础上,结合薄片观察,对川东南地区三汇剖面寒武系洗象池组237块碳酸盐岩样品进行了系统的碳氧同位素组成研究,结果表明,δ^(18)O值主要分布在-8‰～-6‰,平均为-7.63‰;δ^(13)C值介于-5.53‰～3.44‰之间。利用碳氧同位素数值计算古盐度及古温度结果表明,绝大多数Z值高于120‰,且δ^(13)C值大于-2‰,古海水温度主要集中在19～25℃,说明整体为海水-咸化海水沉积环境与温暖或炎热的亚热带气候。认为洗象池组沉积期海平面变化有五个阶段:早期缓慢上升与下降,中期快速海侵,中后期缓慢海退,后期动荡,末期海退。三汇剖面洗象池组储集层岩性主要为颗粒云岩及晶粒云岩,储集空间以溶蚀孔洞、粒间孔与晶间孔为主。多期的海平面的下降,对应碳同位素多旋回负漂,从而发育向上变浅的多旋回韵律性地层,形成纵向上的多套储集层,洗象池组储集层的形成与演化受海平面变化控制,主要发育在古地貌较高处与滩体向上变浅旋回的上部。另外,依据δ^(13)C值显著的正漂移,明确了芙蓉统地层的底界,为四川盆地寒武系地层的划分提供了证据。

鄂尔多斯盆地南缘上二叠统——中下三叠统地球化学特征及其古气候、古环境指示意义

为探索陆相湖泊环境记录中二叠纪—三叠纪之交古气候演化的信息,以鄂尔多斯盆地南缘陕西铜川石川河剖面上二叠统石千峰组(P3s)和三叠系的刘家沟组(T1l)、和尚沟组(T1h)、纸坊组(T2z)为研究对象,对界面上下地层开展了系统的矿物学、岩石学和地球化学研究。通过主量和微量元素、碳氧同位素以及TOC测试对古盐度、古氧化还原环境和古气候演化规律进行分析。测试结果显示在二叠系—三叠系(P/T)界线附近主、微量元素和碳、氧同位素发生较明显的变化,气候环境代用化学指标的波动指示了从晚二叠世至早中三叠世鄂尔多斯盆地的古气候、古环境的变化。研究结果表明上二叠统石千峰组形成于河流-三角洲沉积环境,氧化程度相对低,古气候相对温暖湿润;下三叠统刘家沟组与和尚沟组的紫红色砂泥岩代表水体较浅的河流-三角洲相,强氧化环境,气候干旱炎热;而到中三叠统纸坊组沉积期,湖平面上升,元素的迁移作用加强,氧化程度变弱,气温降低,气候转为半干旱半湿润气候。碳同位素分析结果显示,鄂尔多斯盆地陆相P/T界线上δ^13CPDB存在显著负偏,与全球范围内的海相P/T界线具有一致性,说明在华北地台陆相P/T界线上同样存在气候突变和生物灭绝等重大地质事件的沉积记录,与海相地层可对比。

根管石地球化学研究进展

根管石是高等植物的化石遗迹,是陆地生态系统的敏感指示剂.根管石及其相关特征不仅证实了古土壤的存在并反映出古代陆地渗流环境的演化,同时为研究古地理、古气候以及植物古生态提供了重要信息.近几十年来,国际上对黄土—古土壤序列、海岸带和蒸发盐湖等环境中根管石的地球化学特征、成因和形成环境等已经进行了一系列研究并取得了一定的成果.本文总结了根管石的地球化学研究进展,概括了不同环境中根管石的形态、矿物组成、碳氧同位素组成以及碳同位素定年等特征,论述了根管石的形成过程及其对环境的指示意义。

天山北缘安集海河组湖相灰岩氧碳同位素变化的古环境意义

渐新统安集海河组代表了天山新生代快速隆升之前北缘的湖相沉积,其顶部至上覆沙湾组沉积相变反映了天山隆升对周缘地区环境的影响。对安集海河剖面进行了实地测量,并对安集海河组湖相灰岩夹层进行系统采样,通过沉积相分析、氧碳同位素测定,还原安集海河组时期湖泊环境特征及末期的演变。结果表明:安集海河组整体属于典型的深湖和半深湖亚相沉积,顶部为滨湖沉积;该组δ^(18) O值与δ^(13)C值整体较高,δ^(18) O值在中部偏高,下部和上部相似而较中部稍低,顶部显著偏负,δ^(13)C值在中部明显偏负,下部变化较大但比中部稍高,上部显著偏正;区域气候资料与大气环流模拟表明,该时期氧碳同位素变化不受降水来源和季风等因素的影响。综合沉积相分析与氧碳同位素试验结果,安集海河组大部分时期气候以温暖湿润为主,末期接近沙湾组时期气温出现明显下降,气候变为干旱寒冷;全球平均气温在安集海河组末期未出现显著变化,因此,这一区域气候变化可能更多地与印度—亚欧板块碰撞远程效应导致的天山活化隆升有关。

松辽盆地晚白垩世湖相白云岩碳氧同位素特征及其古环境意义

松辽盆地上白垩统青山口组和嫩江组是重要的烃源岩层位,以暗色泥岩为主,夹有数层白云岩层和白云岩结核层。湖泊碳酸盐岩是分布范围最广泛的一类陆相碳酸盐岩,是陆相盆地在特殊环境下的产物,其形成与盆地气候-环境演化密切相关,是深时古地理、古气候、古环境等信息的良好记录载体。另外,白云岩是碳酸盐岩层系中最主要的油气储渗体,因此开展重要含油层系白云岩研究有助于了解陆地古环境演化及烃源岩储层特征。本文对松辽盆地东南缘鸟河剖面青山口组一段和李家坨子剖面嫩江组一段湖泊白云岩开展碳、氧同位素特征分析,探讨其古环境意义。结果表明,松辽盆地晚白垩世白云岩具有重碳(δ^(13)C_(鸟河)=5.89‰~0.78‰,δ^(13)C_(李家坨子)=-8.36‰~6.70‰)、轻氧(δ^(18)O_(鸟河)=-10.03‰~-7.84‰,δ^(18)O_(李家坨子)=-11.30‰~-3.82‰)特征,且δ^(13)C-δ^(18)O相关性较高(R^(2)>0.7),表明松辽盆地晚白垩世白云岩是湖水滞留时间较长的封闭型咸水-半咸水湖泊体系的产物。根据经验判别式Z=2.048×(δ^(13)C+50)+1.498×(δ^(18)O+50)计算,青山口组、嫩江组白云岩Z平均值分别为124和126.5,表明白云岩形成过程中可能受到海水入侵作用影响。进一步通过海水与淡水氧同位素混合模型,估算了海侵作用的规模,综合认为松辽盆地晚白垩世湖相白云岩沉积于海侵背景下、湖水长期滞留的封闭型咸水-半咸水湖泊。