湖泊纹层状沉积物的同生期变化研究述评

湖泊纹层状沉积物是在湖水分层的条件下缓慢沉积的。这些沉积物在沉积以后可能会发生一些同生期的改造作用，如季节性湖流的微弱冲刷、湖水中溶解氧对有机质的氧化、硫酸盐还原作用对有机质的氧化和硫化物的形成、有机质分解形成的偏酸性底层湖水对碳酸盐的溶解和磷的迁移造成的藻类勃发等，使纹层在成分、结构和构造方面发生一些变化。在对纹层进行古气候、古环境恢复的时候，这些同生期的变化不能被忽视。对这些变化的研究有助于对古气候、古湖水沉积环境的正确认识。     

济阳坳陷沙河街组湖相页岩中风成粉砂的识别及其古气候意义

在济阳坳陷沙河街组远离古河口沉积的页岩纹层中发现了风成粉砂沉积。风成粉砂在页岩的纹层中往往星散分布,成层性差,多分布在富有机质纹层与(含粉砂)粘土纹层之间。在结构上,这些风成粉砂与黄土有很大的相似性,颗粒呈棱角状—次圆状,粒度分布于4~6Φ之间,一般正偏,代表冬春季节相对偏干旱时期不稳定的近源阵风沉积;而表层流或层间流沉积的粉砂在粒度上往往与同一纹层内共生的粘土逐渐过渡,粒度概率曲线上呈一段式,粒度变化范围大,粉砂的成层性好,多局限在含粉砂的粘土纹层中。在高频旋回中,当气候偏干旱时,页岩中的自生碳酸盐含量增加,同时风成粉砂在陆源碎屑中所占的比例也明显升高。页岩中风成粉砂沉积的发现,可以进一步为研究有关湖相页岩和第四纪纹泥的古气候变化、正确恢复古湖泊沉积环境提供良好的指标。     

济阳坳陷东营凹陷古近系沙河街组深湖相油页岩的特征及成因

古近系沙河街组沙三段下部发育的深湖相油页岩是东营凹陷最重要的优质烃源岩。该油页岩呈深灰色或棕褐色，页理发育，主要由富含有机质纹层和浅灰色钙质纹层形成的毫米级沉积层偶组成。其中有机质纹层中的有机碳含量在5％以上，富含藻类化石及鱼化石等；钙质纹层主要由方解石组成，呈灰白色。沉积环境分析表明，该油页岩形成于湿润气候条件下的半咸水-微咸水的深湖缺氧环境中，沉积速率较慢，湖盆处于欠补偿状态，水体分层结构使沉积有机质得到有效保存。藻类等水生生物勃发吸收了更多的CO2，从而诱发大量内生成因的碳酸盐沉淀，形成碳酸盐纹层，而藻类的死亡则导致湖水有机质输送通量增多，使沉积物中有机质保存量增大，促使高有机质丰度烃源岩的形成。因此，分层的水体结构和藻类的勃发是油页岩形成的重要控制因素。     

济阳坳陷东营凹陷古近系沙河街组深湖相油面岩的特征及成因

古近系沙河街组沙三段下部发育的深湖相油页岩是东营凹陷最重要的优质烃源岩.该油页岩呈深灰色或棕褐色,页理发育,主要由富含有机质纹层和浅灰色钙质纹层形成的毫米级沉积层偶组成.其中有机质纹层中的有机碳含量在5%以上,富含藻类化石及鱼化石等;钙质纹层主要由方解石组成,呈灰白色.沉积环境分析表明,该油页岩形成于湿润气候条件下的半咸水-微咸水的深湖缺氧环境中,沉积速率较慢,湖盆处于欠补偿状态,水体分层结构使沉积有机质得到有效保存.藻类等水生生物勃发吸收了更多的CO2,从而诱发大量内生成因的碳酸盐沉淀,形成碳酸盐纹层,而藻类的死亡则导致湖水有机质输送通量增多,使沉积物中有机质保存量增大,促使高有机质丰度烃源岩的形成.因此,分层的水体结构和藻类的勃发是油页岩形成的重要控制因素.     

东营凹陷湖相烃源岩TOC与Sr的正相关性及原因

古近系沙河街组沙三段是东营凹陷的主力烃源岩。沙三段下部优质烃源岩常常呈纹层结构,主要由富有机质的碳酸盐纹层和粘土纹层组成。通过对其沉积环境和地球化学研究,发现烃源岩有机碳含量(TOC)与微量元素锶(Sr)含量具有显著的正相关关系,而且发现Sr赋存在碳酸盐纹层中,粘土纹层中Sr含量较低。碳酸盐纹层常常主要是由藻类勃发形成的钙质鳞板等内生成因碳酸盐薄纹层组成,因此Sr的来源与藻类勃发有关。藻类勃发对水体化学元素的吸附和同化作用诱发碳酸盐薄纹层形成,Sr占据Ca的晶格位置而在CaCO3中富集,从而在烃源岩中出现TOC与Sr同步富集。     

从生物扰动构造看古近纪东营湖的湖水分层

生物扰动构造发育程度与湖水充氧条件及湖水分层有密切关系。通过对山东东营凹陷下第三系 5套油源岩的生物扰动构造进行分析 ,分别讨论了其沉积时期古湖泊水体的分层状况。富有机质纹层页岩中无生物扰动构造 ,生物扰动指数为 0 ,表明其沉积时为一稳定分层、底层水缺氧的古湖泊 ;钙质块状纹层泥岩中含显微生物扰动构造 ,主要分布在细粒方解石纹层中 ,生物扰动指数为 1,反映较稳定分层、缺氧但有短暂充氧的沉积环境 ;钙质纹层页岩中显微生物扰动构造可局部富集呈层 ,生物扰动指数为 1～ 2 ,反映当时古湖泊有季节性回水 ,含氧量呈季节性变化 ;红、灰条带状粉砂质泥岩肉眼即可观察到生物扰动构造 ,主要分布在红色层中 ,生物扰动指数为 2～ 3,反映为不分层、充氧的古湖泊环境 ;块状泥岩扰动最为强烈 ,生物扰动指数为 6 ,表明为不分层、充氧的沉积环境     

济阳坳陷古近系黑色页岩中纹层状方解石脉的成因探讨

在济阳坳陷3000m以下的古近系中,可见含纹层状方解石脉的黑色页岩,往往与钙质纹层页岩、油页岩、钙质页岩相伴生或薄互层出现。镜下研究表明,这些纹层状方解石脉干净、明亮,晶粒垂直纹层生长,具有明显的近距离经溶解再重结晶的特征,而且与有机质的含量密切相关,页岩中并无石膏的发育和残留。在岩石地球化学上,较相邻的其他页岩,Mg/Ca、Mn/Ca值明显降低,而Sr/Ca值则明显升高,同时碳酸盐的δ18O明显降低,δ13C小幅上升或波动。这些证据表明黑色页岩中的纹层状方解石脉是钙质纹层页岩或富碳酸盐油页岩在晚成岩期随有机质的热演化经溶解和再沉淀作用的产物,并随孔隙水的排出伴有碳酸盐的流失。     

泌阳凹陷古近系核三段页岩层有机质富集规律

泌阳凹陷古近系核三段泥页岩是主要烃源岩,可划分出5套富有机质泥页岩层,页岩层系中有机质在层序地层格架内呈规律性分布。利用常量、微量元素和生物标志化合物等参数分析了5号和3号页岩层内有机质富集及其与沉积环境(气候、盐度、生产力、氧化还原条件)的相关性,并探讨了层序地层格架内有机质富集的主控因素(生产力和保存条件)。研究表明:15号页岩层有机质主要富集于湖扩体系域中下部,3号页岩层有机质主要富集于最大湖泛面附近;2浊流活动对沉积层中有机质含量起稀释作用,导致深凹周缘区有机碳质量分数变化较大且频繁,但深凹中心区变化相对较小;35号和3号页岩层有机碳质量分数变化与氧化还原指标(V/Cr,Pr/Ph)均呈线性相关,其中3号页岩层有机碳质量分数变化还与古生产力指标(Cu、Ni)呈较好的相关性,表明干旱炎热气候下咸化水体的盐度分层有利于形成良好的保存条件,是5号页岩层有机质富集的关键,而温暖潮湿气候下藻类勃发对应的高生产力水平,以及湖盆深处缺氧底水环境决定了3号页岩层有机质的富集。     

火山活动期断陷湖盆富有机质混积页岩形成条件:以松辽盆地南部梨树断陷沙河子组富有机质页岩为例

中国地质调查局实施部署的JLYY-1井在松辽盆地南部沙河子组钻遇51 m的富有机质混积页岩.经过取心观察和室内综合分析发现,这套51 m厚的页岩具有以下特征:第一,混积（来自盆内和盆外的硅质、钙质无机矿物物源以及不同类型的有机物源混合沉积）;第二,页岩中夹多套薄层凝灰岩或凝灰质泥/页岩;第三,页岩的纹层和页理极为发育,现场岩心浸水实验观察到大量气泡顺页理面涌出.基于JLYY-1井的元素测井资料,结合地球化学测试、扫描电镜成像、光学显微成像和Roqscan矿物成分成像测试结果,将其归纳为火山活动期断陷湖盆的富有机质混积页岩形成模式,并得出其形成条件如下:（1）多种有机物源的输入提高了页岩中有机质的丰度,也使Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型干酪根均有发育;（2）火山活动后期营养元素迁移造成藻类勃发;（3）干热气候条件下封闭咸水环境的碳酸盐岩化作用促进有机质生烃;（4）水体氧化分层形成了该段页岩的4类纹层:硅质、黏土质、钙质和黄铁矿纹层.      

济阳坳陷下第三系湖相生油岩的微观特征

利用背散射电子成像技术、扫描电镜和能谱分析对山东济阳坳陷下第三系主要湖相生油岩的微观组构、成分特征进行了高分辨率的观察和分析,同时对其中藻类化石丰度进行了定量统计。结果显示,这些生油岩既有共性又有显著的差异。共性表现在它们都具有纹层状构造,而且有机质都特别丰富,呈纹层分布。差异性表现在纹层单元的成分明显不同:富有机质纹层页岩由有机质纹层和粘土矿物纹层组成;钙质纹层页岩则有两种情况:一类由有机质纹层和钙质超微化石纹层组成,另一类由有机质纹层和粗粒方解石纹层组成,粗粒方解石中含有钙质超微化石;钙质纹层泥岩由细粒方解石纹层和含有机质的粘土矿物纹层组成。生油岩中有机质的分布也有两种形式:一类是有机质纹层,另一类则是藻类化石层,如沟鞭藻化石层和钙质超微化石 (颗石藻 )层.     

Biogene,klastische und evaporitische Sedimentation in einem mesothermen monomiktischen ufernahen See (Golf von Aqaba)

The genesis and development of a monomictic, mesothermal lake and its sediments is demonstrated by the analysis of sediment cores from different parts of the lake and from different stages of development. The compounds which build up the sediments, consist of irregular large particles from the surrounding crystalline rocks, of fine grained silt sediments from catastrophic flud deposits, of evaporitic series, and algae mats. The thickness of the different layers and their distribution in various parts of the lake; the different compounds, absolute age determinations, the carbonate layers and algae mats allow the definition of different stages of development of the lake. Causes and influences of an unusual type of monomixis with summer turnover are discussed and related to the sedimentary environment. Annual fluctuations in physical and biological limnology lead to the development of annual cycles in mat development and evaporites, which are reflected in the varved sediments. Inorganic sedimentation of terrestrial sediments, evaporites and organic matter accumulation are in shifting equilibrium which can be analysed by changes in the sediment types. Within the zone of biologic decay of algae via photosynthetic and other sulfur bacteria and heterotrophic bacteria, biogenic aragonite, Mg-Calcite and sulfides are precipitated. The autigenic dolomite occuring within the algae mats could not be attributed to biological precipitation so far. The lake started out as a lagoon approximately 4500 years B.P. Algae mat development was initiated after the lagoon was separated from the open sea (2400 B.P.). The central parts of the lake subsided at a time between 1900 and 1600 B.P. At this time the algae mat deposition, which until then took place in the whole lake, was restricted to the remaining shallow parts. Years of extremely high precipitation and catastrophic floods are represented by silt layers in the western parts of the lake, while coarser terrestrial sediments are intercalated in the algae mats of the eastern parts. Oöids, carbonate laminae, oncoliths and other types of carbonate particles within the algae mats are defined as biogenic by SEM analyses and laboratory experiments.     

藻类勃发—湖相油源岩形成的一种重要机制

浮游藻类是重要的湖相生油母质，本文以渤海湾盆地济阳坳陷早第三纪湖相生油岩为例，研究了其中藻类（主要是颗石藻和沟鞭藻＿化石的分布特征，并通过与现代水体中藻类生产和沉积作用的比较，探讨了生油湖泊中藻类生产和沉积方式及其对油源岩形成所起的控制作用，结果显示，藻类勃发现象在早第三纪生油湖泊中相当普遍，而且贯穿于各类油源岩的形成过程，这类快速事件性沉积是湖相油源岩形成的一种重要机制。     

中国东部海域表层沉积物粒度组成及影响因素

基于海洋区域地质调查获取的1 438个粒度数据,利用Folk分类方法将中国东部海域表层沉积物划分为砂质粉砂、粉砂质砂、粉砂、砂、砂质泥、泥质砂、泥7种沉积物类型,阐述了不同沉积物类型的粒度组成和参数特征.其中,砂质粉砂、粉砂质砂和粉砂是3种最主要的沉积物类型,分别占样品总数的34.70%、24.20%和15.51%.粉砂质砂呈条带状分布在研究区的南部且向北延伸.粉砂主要分布在长江口-浙闽沿岸、渤海西部和南黄海中北部.砂主要分布在东海外陆架、扬子浅滩和苏北浅滩、朝鲜湾等海区,其中在东海外陆架海区分布最广.影响沉积物分布的主要因素有物源、水动力环境以及水深、地形、地貌等.晚第四纪冰期旋回中海平面变化和海洋环流控制陆源沉积物的入海通量和陆架沉积体系的发育过程.综合沉积物物源供给、海洋环流、冰后期海平面变化过程,基于Folk分类的动力学属性和表层沉积物类型分布,将中国东部海域表层沉积物分布划分为河口沉积、陆架泥质沉积、潮流沉积以及残留沉积等分区.不同沉积分区的形成机制和影响因素差异显著,反映出在中国东部陆架的特殊地形影响下,不同海平面时期陆源碎屑物质的运移过程.      

松辽盆地嫩江组泥页岩有机质富集模式探讨——以嫩江组一、二段油页岩为例

通过理论模型推演与地质研究实例相结合的方式,以松辽盆地白垩系嫩江组一、二段发育的富有机质页岩(油页岩)为例,重点利用松科1井(南孔)嫩江组取芯井已有测试分析资料,综合有机碳(TOC)含量、黄铁矿硫同位素、全岩元素,以及相关测井、地震资料,综合探讨分析了嫩江组油页岩的成因机制以及油气勘探意义。研究认为:(1)将松辽盆地嫩江组油页岩的形成机制完全归因于海水侵入湖盆很可能是不全面的。虽然海侵能够导致湖盆水体咸化以及藻类勃发,但由于海侵时富氧表层海水对湖盆底部氧化还原环境的改变,"海侵"发生时可能在一定程度上抑制有机质在沉积物中的富集保存,这一点可以从松科1井连续地化剖面上得到验证;(2)海侵对富有机质页岩沉积的促进因素很可能主要体现在海侵结束后湖盆的持续咸化带来的藻类勃发;(3)嫩江组泥岩内存在全盆地广泛分布的火山凝灰岩沉积,且通常与油页岩呈共生关系。古松辽湖盆生产力的提升与火山灰输入所带来的营养物质,如磷、铁等直接相关;(4)嫩江组一、二段油页岩的形成可能是海侵结束后湖盆水体咸化与火山灰瞬间大量输入所诱发的湖盆水体富营养化事件多因素共同作用的结果。油页岩含油率分布规律显示在湖盆生产力普遍较高的情况下,沉积区水体深度越深、越远离河流碎屑输入,则有机质的富集保存条件越好,油页岩品质越高。     

上扬子区下寒武统海相页岩岩相类型及沉积模式

上扬子区下寒武统牛蹄塘组页岩是我国南方地区页岩气重要勘探层系之一。通过露头、岩心、薄片、实验测试等资料综合分析,识别了该套页岩岩相类型及相关沉积作用方式,在水体氧化还原条件演变规律分析基础上总结了其沉积演化模式。牛蹄塘组页岩共包含6类岩相：富有机质硅质页岩、含粉砂硅质页岩、粉砂质页岩、黏土质页岩、泥质钙质页岩及粉砂质钙质页岩,主要体现为5种沉积作用方式：砂质机械沉积、钙质化学沉积、硅质生物沉积、泥质絮凝沉积及底流改造沉积。从底到顶,该套页岩表现为一套水体变浅的进积型演化序列,水体还原程度减弱,有机质保存条件变差。牛蹄塘组下段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以硅质生物沉积和钙质化学沉积为主,主体岩相类型为硅质页岩和钙质页岩;上段沉积期,盆地相区和陆棚相区分别以泥质絮凝沉积和砂质机械沉积为主,主体岩相类型为黏土质页岩和粉砂质混合质页岩。提出的牛蹄塘组页岩岩相发育模式及沉积演化规律能为研究区优质页岩的分布预测及页岩气勘探选区评价提供理论依据。     

长试管静置沉降实验结果对湖盆细粒沉积纹层成因的启示*

沉积结构与沉积构造的研究是目前细粒沉积学中的重要内容。同时,富有机质泥/页岩的纹层成因也一直是困扰人们的难题。影响湖盆细粒沉积物纹层形成的因素很多,其中盐度、有机质含量是非常重要的因素,尤其是油页岩在淡水与咸水环境均可发育,其纹层的形成与水体盐度有何关系需要深入探讨。通过长试管静置实验,模拟并观察在静水条件下,黏土矿物、富有机质泥质沉积物在淡水、微咸水及咸水3种湖盆水体环境中的沉降过程与沉降速率,通过实验观察绘制沉降过程曲线并计算沉降速率。研究表明: 在淡水中富有机质泥的沉降速率明显高于黏土矿物的沉降速率;而在微咸水与咸水中,黏土矿物的沉降速率明显比富有机质泥要高;同时,2种类型的细粒沉积物在3类水体环境中各自的沉降速率也存在不同的规律。通过分析实验结果,指出在不同水介质条件下,絮凝作用类型的差异与浮力作用的影响是造成细粒沉积速率差异的主要原因。而有机质、黏土矿物及水体盐度共同控制细粒沉积物的沉降速率,一旦这些条件发生变化,那么就容易形成类似或不同的纹层,尤其是有机质丰度与盐度变化时,更容易形成不同成分的纹层。因此,油页岩的形成除需要相对安静水体环境外,还与有机质丰度、黏土矿物含量、絮凝过程及水体盐度变化的综合响应有关,而并非单独与水体盐度相关。另外,受沉积作用影响,湖盆不同区域的细粒沉积构造类型有差异。     

长试管静置沉降实验结果对湖盆细粒沉积纹层成因的启示*

沉积结构与沉积构造的研究是目前细粒沉积学中的重要内容。同时,富有机质泥/页岩的纹层成因也一直是困扰人们的难题。影响湖盆细粒沉积物纹层形成的因素很多,其中盐度、有机质含量是非常重要的因素,尤其是油页岩在淡水与咸水环境均可发育,其纹层的形成与水体盐度有何关系需要深入探讨。通过长试管静置实验,模拟并观察在静水条件下,黏土矿物、富有机质泥质沉积物在淡水、微咸水及咸水3种湖盆水体环境中的沉降过程与沉降速率,通过实验观察绘制沉降过程曲线并计算沉降速率。研究表明: 在淡水中富有机质泥的沉降速率明显高于黏土矿物的沉降速率;而在微咸水与咸水中,黏土矿物的沉降速率明显比富有机质泥要高;同时,2种类型的细粒沉积物在3类水体环境中各自的沉降速率也存在不同的规律。通过分析实验结果,指出在不同水介质条件下,絮凝作用类型的差异与浮力作用的影响是造成细粒沉积速率差异的主要原因。而有机质、黏土矿物及水体盐度共同控制细粒沉积物的沉降速率,一旦这些条件发生变化,那么就容易形成类似或不同的纹层,尤其是有机质丰度与盐度变化时,更容易形成不同成分的纹层。因此,油页岩的形成除需要相对安静水体环境外,还与有机质丰度、黏土矿物含量、絮凝过程及水体盐度变化的综合响应有关,而并非单独与水体盐度相关。另外,受沉积作用影响,湖盆不同区域的细粒沉积构造类型有差异。     

泌阳凹陷下第三系核桃园组湖相隐藻层纹石岩的发现及其环境意义

泌阳凹陷下第三系核桃园组,在沉积上表现为一个大的湖退层序。在深盆浅水和干化深盆时期,陆源碎屑周期性地输入与泥坪上生长的造碳酸盐岩非骨骼藻群落结合,形成了不同频率的隐藻层纹石岩旋回。由于隐藻层纹石岩的特殊组构、沉积层序和对沉积环境的较大依存性,使之成为古环境分析的良好指标,也为油气勘探提供有价值的依据。     

The Origin and Features of Late Sinian Phosphatic Stromatolites in Fuquan, Guizhou Province

The phosphatic stromatolite discussed in this paper is a columnar type, comprised chiefly of collophane and subordinately of microcrystalline apatite. The column is composed of alternations of dark, cryptocrystalline laminae formed by the biological processes of algae and bacteria, and light, microcrystalline laminae formed by chemical precipitation. The intercolumnar filler, showing a concave anti-stromatolitic structure, is composed of alternations of loose laminae formed by mechanical deposition, and dense, crypto-, microerystalline laminae formed by chemical precipitation and algal bacterial organic process.Under the SEM, the column differs clearly from the intercolumnar filler in ultramicro-fabric. The three basic types of ultramicro-laminae that can be distinguished in the column are: prismatic apatite laminae of chemical origin, elastic apatite laminae of mechanical origin and branched-tubular apatite laminae of algal-bacterial origin, of which the first and second categories constitute light laminae and the third, dark laminae. The dark and light laminae were formed during the alternation of flourishing and dormant periods of algae and bacteria.Under the SEM. the clastic texture is obvious in the loose laminae of the intercolumnar filler. Andfour types of ultramicro-apatite assemblages can be distinguished in the dense laminae, i. e., the framboidal and the tubular apatite of algal-bacterial origin, the framboidal-prismatic and the framboidaltubular-prismatic apatite of chemical organic origin. The alternation of the loose and the dense laminae depends upon the changes of the energy in the water.In the stromatolites, no replacement phenomena have been found and there exists abundant prismatic apatite kept in the initial form of upward-crystallization, and especially, in the forms of algae and bacteria(framboidal, tubular and branched). All these undoubtedly indicate that the stromatolites were originally formed by algae and bacteria.The ultramicro-fabric features indicate that the collophane is not a simple mineral, but a disorderly arranged aggregateof ultramicro-granular apatite.