锶同位素地层学在奥陶系海相地层定年中的应用--以塔里木盆地塔中12井为例

根据锶同位素地层学的基本原理,从国际上已有的锶同位素演化曲线建立了奥陶系87Sr/ 86Sr比值 年龄数据库。利用塔里木盆地塔中 12井海相碳酸盐的锶同位素分析结果,确定了该井中、上奥陶统和中、下奥陶统的界线,两个界线分别位于井深 5 12 0m( 87Sr/ 86Sr≈ 0.70 88,年龄为 4 6 5Ma)和 4 880m处 ( 87Sr/ 86Sr≈ 0.70 82,年龄为 4 5 5Ma),中、上奥陶统的界线为本文首次确定,中、下奥陶统的界线与前人利用牙形石资料确定的界线一致。塔中 12井的锶同位素演化曲线说明,尽管构造运动造成的盆地抬升和近地表的大气水作用影响了上奥陶统顶部碳酸盐的锶同位素组成,但塔中 12井奥陶系与上覆地层的关系基本上是连续的,奥陶系顶界的井深在 4 6 5 0m附近 ( 87Sr/ 86Sr≈ 0.70 79,年龄为4 35Ma)。     

西藏南部晚白垩世厚壳蛤的锶同位素年龄标定

沉积岩样品年龄的直接标定是沉积学与地层学研究的难点之一.由于锶在海水中的残留时间(≈106a) 大大长于海水的混合时间(≈103a), 因而同一时间全球海水的锶元素在同位素组成上是均一的, 并造成地质历史中海水的锶同位素组成是时间的函数, 这是锶同位素地层学(SIS) 的基本原理和利用锶同位素地层学进行海相地层定年的理论基础.本文根据锶同位素地层学的基本原理, 测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤化石的锶同位素组成, 尝试对这些化石进行了年龄标定, 4个样品分别位于剖面累计厚度381, 362, 358和296m处, 其87Sr/86Sr比值分别为0.707832, 0.707769, 0.707768和0.707695, 年龄的标定结果分别是65.68, 69.34, 69.39和72.32Ma, 定年的平均误差为±1Ma左右.研究结果表明, 锶同位素地层学在海相地层定年方面具有潜在价值.      

黔西南下——中三叠统界线年龄

下—中三叠统界线年龄的精确测定是进行区域地层年表和国际地层委员会全球标准年表研究中重要的组成部分。中国贵州望谟甘河桥剖面下—中三叠统地层为奥仑尼克阶—安尼阶界线层型的理想候选剖面 ,其临界层位的玻屑凝灰岩为下—中三叠统界线的岩性标志。应用高精度高灵敏度的二次离子探针质谱对玻屑凝灰岩中的锆石进行 U- Pb年代学分析 ,结果为 2 39.0± 2 .9Ma(2σ)。这是首次直接从界线层位准确测定的下—中三叠统界线的锆石 U - Pb同位素年龄。中国贵州望谟甘河桥剖面下—中三叠统界线剖面地层连续 ,牙形石分带清楚 ,临界层位发育区域上分布较为稳定的玻屑凝灰岩 ,是极好的区域等时标志层。这一剖面有望成为国际下—中三叠统界线层型剖面。     

重庆秀山寒武系锶同位素演化曲线及全球对比

本文评述了国际上已有的寒武纪海相碳酸盐的锶同位素演化曲线，公布了重庆秀山寒武系海相碳酸盐的锶同位素分析结果，尽管对样品进行了成岩蚀变检测和必要的筛选，但样品仍可能不同程度地经历了成岩蚀变，锶同位素组成与地层厚度投点图显得较为离散，笔者主要利用87Sr/86Sr比值较低的样品建立的寒武纪海水的锶同位素演化曲线在长期旋回上与国际上已公布的同时代锶同位素演化曲线仍具有较好相似性和可比性，说明全球事件是海水锶同位素组成的主要控制因素，海水的87Sr/86Sr比值在盆内对比，盆间对比，以及全球对比中都具有潜在价值。根据锶同位素地层学的基本原理，笔者尝试确定了重庆秀山寒武纪剖面一些关键点的年龄，累积厚度1340m处的年龄为503－509Ma，累积厚度1950m处的年龄为496－498Ma，这对秀山寒武纪剖面下，中寒武统和中、上寒武统界线的确定具有参考价值。     

锶同位素地层学在碎屑岩成岩研究中的应用

基于同一地质历史时期海水的锶同位素组成为一定值的锶同位素地层学基本原理,可将锶同位素地层学用于碎屑岩成岩作用研究,以评价海相和非海相对成岩作用的影响.三个不同类型的研究实例说明:1)海相碎屑岩成岩流体的锶同位素组成的演化途径有较好的规律性,陆相影响随成岩作用的进行而增加,相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值通常高于相对早期的碳酸盐胶结物,变化的本底值即为同期海水的锶同位素组成,该数值为一定值;2)有沉积期深源锶和非同期海相影响的陆相碎屑岩中,碳酸盐胶结物的锶同位素比值可能低于大陆淡水,但埋藏成岩过程中相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值仍高于相对早期的碳酸盐胶结物;3)当深部流体影响碎屑岩的整个成岩过程时,深源锶的烙印可以抹掉或减少不同成岩阶段不同程度陆相影响造成的各种碳酸盐胶结物之间锶同位素组成的差别,使各种碳酸盐胶结物都具有很低的87Sr/86Sr比值,因而缺乏其它沉积盆地中常见的相对晚期碳酸盐胶结物87Sr/86Sr比值高于早期胶结物的一般模式。     

唐古拉地区拉卜查日组牙形石的发现、锶同位素组成及地层学意义

首次在唐古拉地区晚二叠世—早三叠世拉卜查日组中获得牙形石化石,其分子为Hindeodus typicalis、H.eurypyge和H.praeparvus。根据其地层意义并结合层序地层学及海平面变化研究,最终将研究区二叠系与三叠系界线的可能位置定在实测剖面的29层顶、30层底。基于此,作者系统测试了拉卜查日组中的碳酸盐岩87Sr/86Sr比值,结果表明,二叠系/三叠系界线附近87Sr/86Sr比值为0.707017~0.707032,显著小于国内外其他地区二叠系/三叠系界线附近87Sr/86Sr比值。造成这种差异的主要原因,可能是由于唐古拉地区二叠系/三叠系界线附近存在广泛的火山活动以及上扬子地区二叠纪广泛的玄武岩喷发等地方性事件。此外,剖面上锶同位素演化曲线与海平面变化曲线对比显示,87Sr/86Sr比值的最小值与初始海泛面基本一致,锶同位素演化曲线与海平面变化曲线有着很好的一致性,说明全球海平面变化是其最主要的控制因素。     

贵州新民石门坎三叠系关岭组底部火山凝灰岩锆石U-Pb年龄及意义

华南地区三叠系地层发育,安尼阶底界（即下—中三叠统界线）附近广泛发育浅绿色火山凝灰岩或凝灰质碎屑岩,俗称 “绿豆岩”。国际安尼阶底界界线层型候选剖面——位于南盘江盆地内的贵州关刀剖面和广西湾头剖面,已获得可对比的“绿豆岩”锆石U-Pb年龄,但在相邻的上扬子台地上尚缺少对安尼阶底界测年的可对比数据。本研究采集了贵州省盘州市新民镇石门坎剖面三叠系关岭组底部的多层“绿豆岩”,利用LA-ICP-MS获得锆石的U-Pb年龄。结果显示,石门坎剖面关岭组底部的锆石结晶年龄为246.9±1.1 Ma,可与南盘江盆地内及上扬子台地区出露安尼阶底界的剖面相对比。其绝对年龄为上扬子台地区内的安尼阶底界年龄对比提供了参照,有助于限定中三叠世海生爬行动物群所代表的海洋生态系统的复苏时间。石门坎剖面地层沉积连续,未来有望继续开展综合地层学的研究。     

贵州新民石门坎三叠系关岭组底部火山凝灰岩锆石U-Pb年龄及意义

华南地区三叠系地层发育,安尼阶底界（即下—中三叠统界线）附近广泛发育浅绿色火山凝灰岩或凝灰质碎屑岩,俗称 “绿豆岩”。国际安尼阶底界界线层型候选剖面——位于南盘江盆地内的贵州关刀剖面和广西湾头剖面,已获得可对比的“绿豆岩”锆石U-Pb年龄,但在相邻的上扬子台地上尚缺少对安尼阶底界测年的可对比数据。笔者采集了贵州省盘州市新民镇石门坎剖面三叠系关岭组底部的多层“绿豆岩”,利用LA-ICP-MS获得锆石的U-Pb年龄。结果显示,石门坎剖面关岭组底部的锆石结晶年龄为246. 9±1. 1 Ma,可与南盘江盆地内及上扬子台地区出露安尼阶底界的剖面相对比。其绝对年龄为上扬子台地区内的安尼阶底界年龄对比提供了参照,有助于限定中三叠世海生爬行动物群所代表的海洋生态系统的复苏时间。石门坎剖面地层沉积连续,未来有望继续开展综合地层学的研究。     

四川沐川地区中三叠统凝灰岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及地质意义

中国西南地区中三叠世雷口坡组或关岭组下部及底部普遍发育多层凝灰岩。已有研究显示,早三叠世—中三叠世出现了生态环境间歇性恶化和生物迟滞复苏,划分中国中三叠统安尼阶-拉丁阶界线的标志化石还未寻找到,这些问题是否与火山活动有关,值得进一步研究。文章对四川沐川地区河口剖面中三叠统雷口坡组下部的凝灰岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb定年和岩石地球化学研究,获得中三叠统安尼阶-拉丁阶界线年龄为（242.5±1.2） Ma（MSWD=0.93,n=22）,此年龄结果与国际地层年代表（2020版）建议的安尼阶-拉丁阶界线年龄（242 Ma）较为吻合,证实沐川地区雷口坡组沉积时代为中三叠世安尼期和拉丁期。凝灰岩岩石地球化学特征显示出明显富K₂O、MgO,明显负铕异常的特征,其物源可能来自古特提斯洋俯冲作用形成的大陆岩浆弧。多期次的火山活动可能是导致早三叠世—中三叠世生态环境间歇性恶化和生物迟滞复苏的重要原因,安尼期-拉丁期交替时期发生的火山活动可能影响了生物的演化,故难以寻找到划分中国中三叠统安尼阶-拉丁阶界线的标志化石,加强对中三叠世火山活动的研究,对中国三叠系划分方案、中三叠世地层划分对比及探索三叠纪生物演化与复苏具有重要意义。     

云南含罗平生物群层位锶同位素组成与演化

现有公布的数据显示,海水87Sr/86Sr值在中三叠世安尼期较为平稳,有别于早三叠世因环境导致的动荡变化,为二叠纪末生物大灭绝之后生物复苏的加速期,而罗平生物群就是该加速期的标志性生物群。本文研究了含罗平生物群层位标准剖面-大凹子剖面上连续沉积的26件碳酸盐岩样品的锶同位素组成与演化,用于了解含罗平生物群层位沉积海水锶同位素的变化趋势。结果显示:(1)碳酸盐岩中Sr平均值大于2000×10-6,主要来自于文石和海洋成岩作用;(2)低Mn和Mn/Sr0.4说明:87Sr/86Sr数据在很大程度上能代表同时期海水中的87Sr/86Sr比值;(3)这些样品的87Sr/86Sr值变化在0.707969～0.708253,平均值为0.708025,锶同位素比值变化曲线呈小幅度的起伏波动,其值明显大于同时期欧洲等地公布的数据,但同华南其他地区公布的数据具有相似性,推测含罗平生物群层位锶同位素组成仅代表区域事件,受印支运动影响。     

川东下三叠统飞仙关组-嘉陵江组界线附近的锶同位素组成

作为化学地层学的重要分支之一,锶同位素地层学已经逐步成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球事件研究和对比的有效工具,根据锶同位素地层学的基本原理,在对样品进行沉积岩组构、化学成分分析和对同期海水代表性评估的基础上,测试了四川东部华蓥山地区下三叠统飞仙关组-嘉陵江组界线附近6个碳酸盐岩样品的锶同位素组成。结果表明,该界线附近的锶同位素组成与前人公布的早三叠世同期海水的锶同位素组成数据基本一致。锶同位素地层学研究的引入,可望为我国南方海相三叠系飞仙关组和嘉陵江组的年代地层学对比研究提供重要依据。     

川东下三叠统飞仙关组一嘉陵江组界线附近的锶同位素组成

作为化学地层学的重要分支之一,锶同位素地层学已经逐步成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球事件研究和对比的有效工具,根据锶同位素地层学的基本原理,在对样品进行沉积岩组构、化学成分分析和对同期海水代表性评估的基础上,测试了四川东部华蓥山地区下三叠统飞仙关组-嘉陵江组界线附近6个碳酸盐岩样品的锶同位素组成。结果表明,该界线附近的锶同位素组成与前人公布的早三叠世同期海水的锶同位素组成数据基本一致。锶同位素地层学研究的引入,可望为我国南方海相三叠系飞仙关组和嘉陵江组的年代地层学对比研究提供重要依据。     

四川盆地东北部晚二叠世-早三叠世白云岩与同期海水锶同位素组成的对比研究

在四川盆地东北部14条野外剖面和地下钻井的二叠系长兴组、三叠系飞仙关组和嘉陵江组石灰岩和白云岩岩石学研究的基础上,对其中189个不同类型的碳酸盐样品(包括代表海水的石灰岩样品和在不同成岩阶段形成的各种白云岩样品)进行了锶同位素组成和相应的MgO、CaO和Mn、Sr元素分析,获得了系统的晚二叠-早三叠世海水的锶同位素组成数据并建立了相应演化曲线.在此基础上,对不同地层组/段和不同类型白云岩的锶同位素组成与同期海水锶同位素组成进行了对照研究,取得了如下主要认识:(1)川东北晚二叠-早三叠世白云岩的锶同位素组成与同期海水具有类似的演化趋势,结合白云岩的低锰、高锶特征,说明白云化流体与海水存在显著的亲缘关系,与铝硅酸盐地层无关;(2)白云岩的锶同位素组成与同期海水存在差别,各地层组/段白云岩的87Sr/86Sr比值都不同程度地高于同期海水,但从下往上,即从长兴组、飞2+3段、嘉2段到嘉4段,这种差值逐渐缩小,嘉4段白云岩的锶同位素组成已和同期海水基本一致;(3)川东北长兴组、飞2+3段白云岩形成的时间显著晚于同层石灰岩,白云化流体为时间上更晚的海源流体,但嘉2、嘉4段白云岩的形成时间仅略晚于同层石灰岩,白云化流体来源于非常近同期的蒸发浓缩的高Mg/Ca比值海水,一些嘉4段的白云岩的白云化流体就是同期海水,因而这些白云岩是同生或准同生的;(4)如果把白云化的时间看作白云岩的形成时间,则违背地层叠置原理是川东北长兴组和飞仙关组结晶白云岩的主要特征之一,其形成机制可用非同期海源流体的隐伏回流-对流模式来解释,嘉陵江组白云岩形成机制可用活跃回流-萨布哈模式来解释.白云岩和代表同期海水的石灰岩锶同位素组成的对比为解决白云化流体与海水之间的时间关系提供一种新的研究途径.     

川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩成因——来自岩石结构与Sr同位素和Sr含量的证据

研究了川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩储层的岩石结构Sr的含量和Sr同位素组成,讨论了它的成因,飞仙关组优质储层为成岩期埋藏交代白云化作用的产物,来自岩石结构和Sr同位素和Sr含量的证据包括如下几个方面:(1)与准同生白云岩比较,埋藏白云岩的岩石结构和Sr同位素和Sr含量地球化学特征与前者有显著差别;(2)飞仙关组所有各类碳酸盐岩(或矿物)具有早三叠世海水Sr同位素组成特征,~(87)Sr/~(86)Sr比值变化范围为0.706588～0.708187,覆盖了全球早三叠世海水Sr同位素的变化范围(0.7076～0.7078),平均值0.707656与全球早三叠世平均值(0.707743)基本一致;(3)埋藏白云岩~(87)Sr/86Sr比值变化范围为0.707122～0.707419,平均值0.707421,都略低于全球早三叠世海水Sr同位素变化范围和平均值,但与已报道的川东北早三叠世飞仙关期海水Sr同位素变化范围(0.707330～0.707383)和平均值(0.707350)都非常接近,说明白云石化流体具有强烈的川东北地区早三叠世飞仙关期海水Sr同位素组成特征;(4)综合岩石结构、Sr同位素和Sr含量地球化学特征,证明飞仙关组白云岩储层为成岩期埋藏交代作用产物,白云石化流体来自地层中高Sr和高盐度的海源地层水.     

四川盆地西北缘早-中三叠世间白云质泥岩碎屑锆石U-Pb年代学、地球化学及地质意义

早-中三叠世时期四川盆地西北缘雷口坡组底部发育的一套白云质泥岩与该时期华南及川黔地区所分布的“绿豆岩”截然不同。本文对该套白云质泥岩进行了碎屑锆石U-Pb定年、X衍射及主微量地球化学分析,以揭示白云质泥岩的岩石成分及物源信息。通过碎屑锆石年龄显示,特征峰值主要集中在473～236 Ma,972～750 Ma,1 436～1 114 Ma,1 983～1 628 Ma和2 635～2 253 Ma,与川西中-上三叠统地层有较高的相似性,而与川东存在较大区别,结合岩相古地理特征指示物源为秦岭造山带、扬子板块西缘龙门山岛链局部剥蚀区。镜下特征、X衍射及主量元素特征则表明岩石中含少量白云石,粘土矿物主要为伊利石。通过微量、稀土元素分析则显示白云质泥岩碎屑物质主要来自于长英质岩石,且川西中-上三叠统地层有向稳定构造型碎屑物源过渡的趋势。白云质泥岩与川西中-上三叠统地层REE配分曲线相似,而与“绿豆岩”存在明显差异,指示川西三叠纪碎屑来源较为相似,但受到华南火山活动的影响较小。     

四川盆地中三叠统-上三叠统马鞍塘组天然气藏特征和有利勘探地区

四川盆地中三叠统雷口坡组勘探已近40年,但迄今为止只发现了两个大中型气藏.近年来,雷口坡组钻井油气显示活跃,展示了良好的勘探前景.四川盆地中三叠统气藏储层主要位于底部雷一段、顶部雷三一雷四段,天然气主要来源于上二叠统龙潭组和上三叠统须家河组烃源岩,各气藏天然气组分特征也不尽相同,储集空间均以各类次生溶蚀孔隙为主,多为低...     

四川盆地雷口坡组膏盐岩成因及膏盐盆迁移演化与构造意义

通过详细的岩石学特征分析,结合区域分布,研究了四川盆地中三叠统雷口坡组的膏盐岩成因,进而讨论了其反映的膏盐盆迁移和演化及构造指示意义。雷口坡组总体存在两种岩性组合和分布特征的膏盐岩,一类出现于雷一段—雷三段下亚段沉积时,表现为纹层状膏盐岩夹块状膏盐岩,厚度较小,横向分布稳定,属于泻湖成因;另一类出现在雷三段中亚段—雷四段中亚段沉积时,以块状硬石膏岩和石盐岩为主,厚度差异巨大,横向变化较快,并且膏盐岩沉积中心出现向西、向北迁移的趋势,与早期的膏盐岩形成了鲜明对比,属于膏盐盆成因。由此反映出构造信息,四川盆地中三叠世雷口坡期的构造应力场总体处于由张应力向挤压应力转换,其中,雷一段—雷三段下亚段沉积时盆地总体处于构造平静期,为张应力向挤压应力转换的过渡期;相比而言,雷三段中亚段—雷四段中亚段沉积时为构造活跃期,盆内北西—南东向和北东—南西向应力挤压趋于活跃,新的沉降中心形成,强烈的蒸发作用使得膏盐岩在凹地快速沉积,并随挤压的阶段性活跃,发育向北、向西迁移趋势的雷三段中亚段、雷三上亚段、雷四段下—中亚段沉积期三期膏盐盆,川西凹陷的形成与演化从雷三段中亚段沉积期已经开始发育,并在雷四段下—中亚段沉积期已具雏形。这些认识为四川盆地雷口坡组膏盐岩成因研究提供了新基础参考信息。     

四川盆地高含H2S天然气的分布与TSR成因证据

四川盆地是中国高含硫化氢天然气分布最集中的地区,目前已在震旦系(威远气田)、下三叠统飞仙关组(罗家寨、普光、渡口河、铁山坡、七里北)、嘉陵江组(卧龙河)和中三叠统雷口坡组(磨溪、中坝)发现了近10个高含硫化氢的大中型气田(藏),探明储量5000×108 m3.这些高含硫化氢气藏普遍经历过较大的埋深过程(储层经历过较高温度),储层上下或储层中间均发育有膏质岩类,且气源充足,具备硫酸盐热化学还原反应(Thermochemical Sulfate Reduction,TSR)发生的物质基础和热动力条件.从气藏地质特征以及天然气组成和碳、硫同位素等方面的证据表明,四川盆地中、下三叠统和震旦系气藏的硫化氢属于TSR成因.而且TSR对烃类的大量选择性消耗一方面导致天然气干燥系数增大,另一方面导致气藏充满度降低,气藏压力系数变小.     

贵州省黔西县大寨地区中三叠统关岭组绿豆岩锆石U-Pb年代学、地球化学特征及地质意义

针对贵州省黔西县大寨地区中三叠统关岭组底部绿豆岩,利用LA-ICPMS锆石U-Pb测年手段,明确贵州黔西县大寨地区早—中三叠世界线年龄。对贵州省黔西县大寨地区中三叠统关岭组底部绿豆岩1件U-Pb年龄样品、 8件地球化学样品的测试分析,结果表明,锆石U-Pb加权年龄为248.6 Ma±2.7 Ma,谐和年龄为248.7 Ma±1.1 Ma;绿豆岩属于高硅(w_SiO2均值为62.40%)、铝(w_Al2O_3均值为14.61%)、钾(w_K2O均值为7.22%),低铁(w_Fe2O_3均值为0.94%,w_FeO均值为0.51%)、钛(w_TiO2均值为0.24%)的中酸性火山物质,具有稀土元素总量相对较低、相对富集轻稀土元素和轻重稀土元素分馏程度低的特征,负Eu异常显著,δEu=0.17～0.22。综合分析,该绿豆岩是由火山活动喷发的火山灰经风化、搬运、沉积改造而形成,为下三叠统嘉陵江组与中三叠统关岭组松子坎段界线岩性标志,同时为测区早—中三叠世界线年龄提供了准确的年代学证据。     

右江盆地上二叠统-中三叠统凝灰岩年龄及其地质意义

右江盆地上二叠统-中三叠统地层中常含有多层凝灰岩, 对采自广西河池九圩及田林利周罗楼组和百逢组底部的4件凝灰岩样品进行锆石原位LA-ICPMS方法U-Pb同位素定年, 结果显示凝灰岩的形成年龄分别为252.8±1.8 Ma、253.0±2.4 Ma、247.2±1.5 Ma和239.3±2.7 Ma, 指示晚二叠世末期到中三叠世Bithynian期华南地块西南缘存在多期火山活动, 其可能与华南西南缘陆块的裂解与汇聚有关.凝灰岩中继承或捕虏锆石年龄(260~270 Ma)记录了中晚二叠世峨眉山大火成岩省岩浆活动或华南西南缘岛弧火山活动事件.凝灰岩的岩相学研究表明, 中三叠世特别是Bithynian期之后右江盆地由伸展型向挤压型转换, 盆地进入快速坳陷期.