扬子地区震旦纪—寒武纪转折期大陆风化研究进展与展望

通过调研扬子地区震旦纪(埃迪卡拉纪)—寒武纪(E—C)转折期大陆风化、海洋环境和有机质富集特征研究。结果显示,扬子地区E—C转折期遭受了较强烈的化学风化作用,且在这一时期区内兼具浅水碳酸盐台地和深水盆地环境。在台地相区,下寒武统牛蹄塘组黑色岩系不整合接触于震旦系灯影组白云岩之上,该不整合与E—C转折期全球"大不整合"具有紧密的关系,盆地区发育的完整的沉积地层记录了台地区被风化地层的痕迹。现有大陆风化的地球化学证据集中于n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)、δ~(13)C、CIA和ε_(Nd)(t)等,同时这些地球化学数据也局限在少数的剖面和层段,因此迫切需要更多的地球化学参数来反映该风化作用的影响范围和演化特征。准确认识扬子地区E—C转折期大陆风化作用与海洋环境演变间的耦合关系,是揭示古生物演化、有机质富集机制的重要环节。     

扬子克拉通峡东地区新元古代-寒武纪黑色岩系Os同位素地球化学特征及其地质意义

报道了扬子克拉通峡东地区新元古代至寒武纪含碳黑色泥质岩的Re-Os同位素和微量元素地球化学组成特征, 并对地层沉积环境的演化性质及其地质意义进行了讨论.研究表明: (1)峡东地区新元古代晚期-寒武纪早期细粒碎屑沉积岩Os同位素初始比值呈规律变化, 且具高Os同位素初始比值的层位与前人研究中发现的C同位素负漂移地层相对应; (2)南沱组冰碛岩具高放射成因Os同位素组成特征, 而其上覆盖帽碳酸盐岩为低放射成因Os同位素比值, 向上地层Os同位素初始比值表现为局部波动、总体增高的演化趋势; (3)微量元素U/Th比值与δU值指示莲沱组砂岩与南沱组冰碛岩具氧化环境的特征, 而陡山沱组、灯影组以及水井沱组底部黑色泥质岩则形成于相对还原环境; (4)Y/Ho比值和δCe值的负相关性特征指示部分地层沉积过程中有海底热液物质参与, 应为导致剖面上部分层位出现低放射性成因Os同位素组成的重要原因之一.高Os同位素比值和深海的脉冲式演化以及古生物群的产出之间很好的对应关系为探讨大陆风化与大气和海洋中氧气含量增加的联系提供了新的地球化学证据.南沱组冰碛岩Os同位素以及微量元素特征暗示其并非形成于完全冰封的地球表面环境, 而是存在较强的大陆岩石风化作用.      

地壳风化系统中的Sr同位素地球化学

近20年来,人们利用Rb－Sr同位素体系对地表－近地表地球化学过程、尤其是水圈－岩石圈之间化学物质的循环进行了广泛而深入的研究。大陆地壳风化物质以及地表径流的Sr同位素组成变化揭示了不同流域盆地的地质背景和风化作用的特征。古海洋的Sr同位素组成变化则是地壳和地幔演化以及不同地质历史时期壳－幔相互作用的共同结果。本文对地壳风化系统Sr同位素地球化学研究的全面而详细的综述表明,Rb－Sr同位素体系仍将是研究地壳风化、水圈－岩石圈之间化学物质循环的重要手段,根据古海水及其化学沉积物的Sr同位素记录研究壳－幔演化和地球圈层演化过程中的物质循环特征以及地表古环境变化将是本研究领域的重点。     

湘西地区前寒武纪-寒武纪转折期碳酸盐-硅泥质沉积体系的截然转换:地层-沉积样式,形成机理及意义

前寒武纪一寒武纪转折期是地球历史演化的重要阶段之一,不仅纪录了后生动物的产生、灭绝以及加速分异的过程,同时也伴随着海洋地球化学明显的变化、长期全球性海洋缺氧等.为了更好地认识这一重要时期地球表层环境演变及动力机制,我们对湘西地区台地一盆地转换带不同沉积类型及空间变化进行了重点解剖,发现寒武纪最早期该地区在台一盆转换带上...     

下扬子地区寒武纪层序格架及古地理演化

下扬子地区在寒武纪处于相对稳定的克拉通盆地背景,盆地沉积格局基本上为两坳夹一隆的特点,中部以碳酸盐岩台地沉积为特征,南北为深水碎屑沉积与碳酸盐沉积为特征。作者以下扬子发育的野外露头为主要研究对象,通过精细测量与观测南京、巢湖、杭州等12个露头点露头资料,建立了下扬子地区寒武纪的层序地层格架。寒武纪可划分为2个二级层序及14个三级层序,作者首次以二级层序体系域为单元对寒武纪进行了岩相古地理编图,并对寒武纪层序—古地理演化3个关键的控制因素进行了分析。下扬子区寒武纪古地理格局相对稳定,继承性地发育了开阔台地、局限台地、台地边缘斜坡、盆地等沉积相类型。     

湘西震旦—寒武纪交替时期古海洋环境的恢复

前寒武纪至寒武纪的交替时期是地质史和生命史的重要转折。中国南方地区广泛发育了上震旦统、下寒武统的黑色岩系。文中运用沉积学和沉积地球化学的理论和方法对湘西黑色岩系的岩石类型、矿物组成、元素地球化学特征、干酪根的结构以及碳同位素的组成等方面进行了研究 ,讨论了黑色岩系的形成条件 ,恢复了震旦纪 /寒武纪地史转折期的古环境。研究认为 ,湘西地区在晚震旦世和早寒武世地史转折期的生物爆发和高有机质的产率是形成缺氧环境的重要因素之一。     

中山市神湾镇晚中生代花岗岩风化壳剖面元素地球化学特征

选择珠三角沿海地区有代表性的中山市神湾镇三个晚中生代花岗岩风化壳剖面进行系统采样和主量、微量元素分析,研究了花岗岩风化壳剖面元素地球化学特征.花岗岩风化壳剖面自上而下可划分为淋溶层(E)、淀积层(B)、半风化层(C)和基岩层(R),不同层位的Si、Al、K、Rb、U、Nb、Ta、Hf、Th、Se含量均高于大陆上地壳相应元素的丰度平均值,Na、Ca、Mg、Mn、Ti、P、Sr、Cu、Cr、Ni、Zr含量则低于大陆上地壳相应元素的丰度平均值.剖面从母岩向上到表土层,化学风化程度逐渐增强,元素含量除继承母岩特征外,还发生了分异,其中Na、Ca、K、Mg、Rb、Sr、U等元素含量随风化程度的加深而降低,表现出在风化过程中淋失亏损的特征;Ti、P、Ta、Hf、Se、Nb、Th、Zr等元素含量随风化程度的加深而增高,表现出在风化过程中富集的特征.风化作用导致了研究区上层土壤中养分元素K、Ca、Mg淋失缺乏,硒在表层土壤中富集.     

上扬子南缘五峰组—龙马溪组页岩地球化学特征及其对风化、物源与构造背景的指示

为深入探讨上扬子地区南缘晚奥陶世—早志留世黑色页岩的物质来源、风化作用和源区构造背景,本文选取典型野外剖面,对五峰组—龙马溪组页岩主量、微量和稀土元素地球化学特征进行系统研究并探讨其地质意义。结果显示：上扬子南缘五峰组—龙马溪组黑色富有机质页岩具有与上地壳相似的贫高场强元素、富集大离子亲石元素特征,∑REE值（103.66×10-6~295.98×10-6,平均180.57×10-6）整体较高,稀土元素标准化配分模式与上地壳极为相似,呈现“V”型向右倾斜、轻稀土元素富集、重稀土元素平坦、轻重稀土分异明显、Eu负异常明显的特征;特征微量、稀土元素含量及比值,如：La、Ce、La/Yb、Sc/Cr,均表现出与被动大陆边缘特征值相接近;样品成分变异指数ICV值（0.55~14.1,平均2.28）和Zr/Sc—Th/Sc图解指示物源为构造带首次快速沉积产物,不具备沉积再循环特征;较低的CIA值（54.89~71.61,平均65.27）、A—CN—K图解和K2O/Al2O3—Ga/Rb图解表明物源受化学风化作用较小,沉积环境为寒冷、干燥环境;K2O、Rb、Al2O3/TiO2含量较高及Eu负异常指示其源岩以长英质火成岩及花岗岩类的偏酸性地质体为主;综合物源、构造背景判别图解,推断上扬子南缘五峰组—龙马溪组页岩主体形成于被动大陆边缘,物源主要来自于西侧康滇古陆新元古代早期地台盖层,黔中隆起次之,伴随扬子板块东南部中酸性火山物质涌入沉积。     

东秦岭陡岭杂岩花岗岩的Sr—Nd—Pb同位素特征及其地质意义

东秦岭陡岭杂岩中甘沟、三坪沟和封子山等花岗岩体SiO2含量变化大,低碱、高钠,富集LREE和LILE,贫HFSE,亏损Nb、Sr、P和Ti,具准铝质钙碱性Ⅰ型花岗岩的特征。吐雾山岩体富Si、碱,高Al,贫Ca、Mg,稀土元素总量高,Eu负异常强,富集Rb、Th、U和Pb,明显亏损Sr、P和Ti,显示了A2型花岗岩的地球化学特征。2类花岗岩体Nd-Pb同位素组成基本一致,指示源自相同的物质源区,地球化学特征的差异主要为岩浆分异演化途径不同所致。它们的Pb同位素组成明显不同于北秦岭基底岩系及同时代花岗岩的高放射性成因Pb,与南秦岭和扬子地块基底岩系低放射成因Pb同位素组成类似,表明这次花岗岩浆活动是新元古代中期扬子地块统一陆块形成过程中岩浆活动在秦岭地区的反映,与北秦岭构造带无任何成因联系。     

塔西台地寒武纪沉积环境演化与海陆耦合

碳酸盐岩台地作为陆地与深海间的过渡带,其沉积记录了海洋和邻近陆地的演化。结合已有的沉积学工作,对塔里木盆地西部台地寒武系碳酸盐岩进行全岩及酸不溶物地球化学研究。塔西台地寒武纪主要发育局限台地、局限-蒸发台地或蒸发台地相沉积。碳酸盐岩的地球化学特征主要受沉积环境和成岩作用影响,对研究区寒武系白云岩来说,其元素组成极易受沉积微相的控制,氧同位素组成则很可能已被成岩作用改造,仅原生、准同生白云岩的Sr/Ba、Fe/Mn和C同位素可反映沉积相演化对应的古盐度、离岸距离等沉积环境特征的变化,酸不溶物化学蚀变指数（CIA值）则指示邻近陆地的化学风化强度与气候特征。寒武纪时期,塔西台地在相对海平面较高时发育局限台地相沉积,以水体盐度较低、沉积环境离岸较远和生物活动相对较弱为特征,陆地化学风化强度适中,气候温暖湿润;在相对海平面较低时发育蒸发台地相沉积,具有水体盐度较高、沉积环境离岸较近和生物活动相对较强等特点,陆地化学风化强烈,气候炎热极端;在相对海平面适中时发育局限-蒸发台地,沉积环境和邻近陆地的特征介于前述二者之间。沉积相演化对应的较长周期的海陆演化可能主要受全球海平面升降及宏观气候变化控制,具体表现为相对海平面升降所导致的海相沉积环境的变化,以及气候变化引起的陆地化学风化强度的变化。寒武纪塔西台地所处区域的海洋-陆地演化具有高度耦合的特征。     

重庆焦页143-5井五峰组-龙马溪组黑色页岩有机质富集机理

上扬子地区五峰组-龙马溪组黑色岩系是我国南方重要的海相烃源岩,也是目前我国页岩气勘探开发的重要层位之一,前人对其有机质富集因素的综合分析和富集因素之间的关系研究较少.以渝东南武隆地区焦页143-5井为例,对五峰组-龙马溪组下段黑色岩系进行了地层学及古海洋环境的研究,探讨了古气候、火山活动、古海洋生产力和氧化还原特征及其在有机质富集中的作用.研究表明,TOC与强烈火山活动、缺氧古海洋环境、高古生产力和温暖古气候具有良好的正相关关系.这是由于强烈火山作用和陆源化学风化,大大提高了海洋中的营养盐含量,促使生物繁盛、生产力增高,并形成了缺氧硫化、富硅的海洋环境,从而为有机质富集提供了优良的条件.      

中国三大陆块中—新元古代泥质岩与碳酸盐岩元素地球化学特征

中国三大陆块中—新元古代地层格架中广泛分布低变质程度的泥质岩与碳酸盐岩,其元素地球化学特征为研究地表圈层的历史演化提供了重要的基础资料。本文收集了近十几年国内外已发表的近2000组泥质岩/碳酸盐岩中地球化学数据,包括40种常量、微量元素含量组成,涉及华北陆块长城系、蓟县系、待建系及青白口系,扬子和塔里木陆块南华系、震旦系。结合文献中样品的岩性、实验方法以及地质背景特征,主要得出了以下认识：① 泥质岩中常量元素的平均含量与中国东部未变质泥质岩中的相似,但其整体上受到了新元古代冰期的影响,化学风化作用较弱,易流失的Na、K及Ca元素含量相对较高;碳酸盐岩中的常量元素含量组成与中国东部未变质富泥碳酸盐岩对比,具有少量的陆源物质输入且以白云岩为主,Mg含量较高。② 碳酸盐岩中较高的Mn/Sr比值应与成岩蚀变作用有关,虽然硅酸盐矿物少于泥质岩,但Sc、REE+Y以及氧化还原敏感元素更加富集,Sc和REE+Y元素与陆源碎屑的混染作用有关,而后者与氧化的海洋环境有关。③ 中元古代早期,华北沉积物中记录了Ce元素负异常以及氧化还原敏感元素含量的增高,响应了一次浅海的氧化事件,并促使了生物的演化。④ 进入新元古代,“雪球地球”事件被塔里木陆块泥质岩大范围变化的化学蚀变指数所记录,伴随着间冰期及冰期后海洋的增氧,扬子陆块新元古代沉积物部分微量元素含量又一次增加,对应着伊迪卡拉生物群的出现。     

西藏羌塘盆地古近纪康托组沉积物源及构造背景分析

沉积岩中的主微量元素和稀土元素特征可以指示其物源、构造背景和沉积环境等。康托组地层沉积时代为古近纪,是青藏高原早期隆升后首先沉积的陆相碎屑岩,对该地层的物源信息及构造背景分析对于研究羌塘盆地新生代演化和高原隆升过程具有积极意义。本文对羌塘盆地半岛湖地区康托组地层进行了地层学、岩石学、元素地球化学和黏土含量分析,研究了其物源特征及构造背景。研究区康托组主要为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩,分选性和磨圆度较差,发育平行层理。对17件样品进行元素地球化学分析测试,结果显示中等的化学蚀变指数CIA值（69.57~80.81）,较高的化学风化指数CIW值（81.07~95.02）和斜长石风化指数PIA值（77.32~93.96）,表明物源区整体经历了较强的化学风化作用。Th/U、Sc/Th、Rb/Sr等微量元素比值接近大陆上地壳值,结合稀土元素的配分模式,表明近源快速堆积的特点。根据TiO2/Zr、Co/Th、La/Sc、Th/Sc、Cr/Zr值和δEu、δCe的负异常,结合相关判别图解说明康托组物源主要来自于长英质岩石。La—Th—Sc、Th—Sc—Zr/10、TiO2—Fe2O3T+MgO、Al2O3/SiO2—Fe2O3T+MgO和主量元素双因素构造判别图解表明物源区主要为被动大陆边缘。结合构造演化分析,指示了半岛湖地区康托组形成于陆内沉积环境。     

四川盆地西缘上二叠统宣威组顶部泥岩、砂岩的地球化学特征及其地质意义

沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径。了解四川盆地西南缘上二叠统宣威组物源,对于重建晚二叠世扬子克拉通周缘演化具有重要意义。本文对峨眉山地区宣威组顶部泥岩、砂岩开展了岩石学和全岩地球化学分析,进行了物源、沉积环境和构造背景的研究。宣威组泥岩主要成分为黏土矿物,SiO₂含量(平均49.42%)中等;砂岩成分大部分为火山岩屑,含有少量石英及长石,具中等的SiO₂含量(平均44.12%),属于杂砂岩系列。泥岩与砂岩均具有轻稀土元素富集、重稀土元素较右倾的稀土元素配分型式,微量元素相对大陆上地壳富集高场强元素(如Nb、Zr),亏损大离子亲石元素(如Sr、Ba)。根据地球化学分析结果结合已发表的扬子克拉通周缘二叠系沉积岩数据,认为上二叠统宣威组顶部沉积岩物源区经历了强烈的化学风化作用,沉积古环境为富氧的淡水沉积环境;宣威组顶部沉积物物源不仅来自于近源搬运的峨眉山高Ti玄武岩,还接受了扬子克拉通的补给,扬子克拉通西缘晚二叠世时期是活动大陆边缘沉积。     

扬子地区晚奥陶世碳酸盐台地淹没事件及其地质意义

碳酸盐岩台地广泛发育及其淹没事件是扬子地区晚奥陶世地层的重要特征之一.基于岩石学、沉积学特征和古生物资料等对扬子地区晚奥陶世碳酸盐岩台地沉积演化、淹没事件及其油气地质意义进行了分析.结果表明:扬子地区晚奥陶世沉积演化分为宝塔一临湘期碳酸盐台地沉积和五峰期深水、浅水陆棚沉积两个阶段;淹没事件开始于五峰初期,主要受控于构造...     

扬子地区典型剖面二叠系不同沉积相地球化学特征

对扬子地区2个典型剖面即四川广元上寺剖面和贵州罗甸纳水剖面二叠系系统采样,在沉积相研究的基础上,对华南二叠系碳酸盐岩地层不同沉积相地球化学特征进行了分析。研究表明:Co、Ba、V、Rb等具有指相意义的元素,在越靠近深水环境,Co、Ba、V、Rb平均丰度越高,而w(Sr)/w(Ba)值从开阔台地相到盆地相整体有降低趋势。贵州罗甸纳水剖面为斜坡沉积背景的典型剖面,从台地前斜坡相→陆棚相→斜坡相→盆地相,w(ΣREE)值逐渐增大,且各相带稀土元素配分模式存在明显的Ce异常。四川广元上寺剖面二叠系浅海陆棚相下部和盆地相地层中平均残余有机碳丰度大于1.5%,说明这2个沉积相带可能为该地区优质烃源岩发育相带,该剖面二叠系显示从开阔台地相到盆地相具有有机质逐渐富集的特点。     

塔里木柯坪地区奥陶系层序地层与同位素地球化学响应特征

塔里木盆地柯坪地区奥陶系发育浅水碳酸盐岩台地、深水陆棚-盆地两大类沉积体系和局限台地、开阔台地、陆棚和盆地等4种相类型。通过露头剖面的详细观察,在该区识别出局部暴露不整合和淹没不整合两类层序界面,以此为依据将该区奥陶系划分为9个三级层序。通过对层序格架内碳同位素和元素地球化学组成分析表明,不同层序界面及层序内不同体系域的δ13C和元素地球化学组成有明显的差异,并呈现出有规律性变化,反映出该区奥陶纪发生了多次海平面升降变化。研究表明同位素和地球化学特征可以作为层序地层学研究的辅助标志。     

新疆博格达—哈尔里克山地区石炭纪火山岩 地质地球化学特征及其构造意义

对博格达—哈尔里克山地区不同地段石炭纪火山岩自然岩石组合、岩石地球化学特征研究,结果表明研究区火山岩组合为玄武岩—玄武安山岩—安山岩—英安岩—流纹岩组合,不同于大陆裂谷环境或伸展环境下的碱性双峰式火山岩构造组合。岩石地球化学特征显示,研究区火山岩大多数为钙碱系列,富Al高Ti,微弱富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,表现为火山弧环境。且认为研究区石炭纪火山活动可能与其南侧康古尔洋盆的演化相关。     

新疆博格达——哈尔里克山地区石炭纪火山岩地质地球化学特征及其构造意义

对博格达—哈尔里克山地区不同地段石炭纪火山岩自然岩石组合、岩石地球化学特征研究,结果表明研究区火山岩组合为玄武岩—玄武安山岩—安山岩—英安岩—流纹岩组合,不同于大陆裂谷环境或伸展环境下的碱性双峰式火山岩构造组合。岩石地球化学特征显示,研究区火山岩大多数为钙碱系列,富Al高Ti,微弱富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,表现为火山弧环境。且认为研究区石炭纪火山活动可能与其南侧康古尔洋盆的演化相关。     

桂西北天峨孤立碳酸盐岩台地晚古生代沉积特征与演化

桂西北天峨碳酸盐岩台地形成于早泥盆世晚期,于早三叠世末最终消亡,长期被深水海槽盆地所围限。晚古生代其是右江盆地北缘一个长期持续发育的孤立碳酸盐岩台地,地层沉积特征主要受基底沉降、海平面波动和盆地内生碳酸盐沉积速率的控制,可划分为孤立台地和斜坡—盆地两大相区,共识别出局限台地相、半局限台地相、开阔台地相、台地边缘相、台地前缘斜坡相和盆地相6种沉积相类型。各时期岩相古地理之间具有明显的继承性和发展性,并建立相应的沉积地层序列及孤立台地沉积模式。天峨碳酸盐岩台地的发展演化可划分为孤立台地孕育阶段(D31—D2)、孤立台地成型阶段(D3)、孤立台地持续发展阶段(C1—P2)和孤立台地收缩淹没阶段(P3—T1)4大演化阶段,与右江裂谷盆地(D31—D3)—被动大陆边缘构造演化阶段(C1—T1)的进程相对应,反映了右江盆地晚古生代剧烈扩张、沉降,扬子台地边缘拉伸、破裂,微地块向盆地内部滑移的构造背景。