冷泉碳酸盐工厂的提出及古气候意义

【意义】碳酸盐工厂的提出及其分类研究对于推动碳酸盐岩沉积学发展具有重要意义,但现行分类方案不足以囊括所有碳酸盐沉积类型,因此亟须从机理和过程层面对碳酸盐工厂类型予以梳理、扩充。【进展】传统碳酸盐工厂的碳源主要为大气—海洋中的无机碳库,而一些特殊海相和陆相碳酸盐工厂的碳则主要源于外源碳库,因而两者具有本质上的区别。后者往往对于追溯深时水体环境和气候事件具有重大意义。【结论与展望】以冷泉碳酸盐岩为例,正式提出“冷泉碳酸盐工厂”概念,综述了其沉积特征、生物组成及生物地球化学过程,并举例阐述其古气候意义。基于外源碳库的碳酸盐工厂类型理应得到重视。     

从“沉积相模式”到“生产工厂”——碳酸盐生产工厂概念体系和发展方向

【意义】碳酸盐生产工厂概念体系研究被誉为“近三十年来碳酸盐沉积学领域最重要的进展之一”。该研究在恢复深时碳酸盐生产过程及其调控因素以及预测未来气候和环境变化对沉积体系的影响方面具有独特价值。【进展】碳酸盐生产工厂研究强调生产者、生产过程及影响因素,以及生态可容空间等主要因素对沉积体系的影响。研究者以这些因素的差异进行分类和动态演化过程研究,有别于传统“沉积相模式”以岩相和沉积环境差异为依据的“定格”研究方法。随着相关概念体系的基本成熟,如何进一步挖掘碳酸盐生产工厂新的研究方向和价值,并指导理论和应用沉积学创新,值得深入探索。本文回顾了碳酸盐生产工厂概念体系的形成背景,介绍了其构成和主要影响因素,并推介了本专栏的综述和研究论文。【展望】希望通过这些论文的介绍,能够吸引同行对这一领域的关注和兴趣,共同促进碳酸盐生产工厂的深入研究和发展。     

黔南地区中二叠世碳酸盐台地边缘沉积演化及古海洋意义*

华南地区二叠纪为东特提斯地区一个大型碳酸盐台地。中二叠世茅口亚世,上扬子碳酸盐台地经历了从全盛到萎缩的重要转折。黔南地区地处该台地南缘,是通过地层结构及其变化探讨台地演化控制因素的最佳地区。文中选取黔南罗甸纳水和沫阳2个代表性剖面,通过对茅口组的岩石类型和骨屑颗粒组合统计分析,从碳酸盐生产工厂的角度开展研究。野外和室内研究共识别出15种岩石类型、5种沉积相和6种骨屑颗粒组合,并恢复了各组合对应的碳酸盐生产工厂的特征。沉积相及碳酸盐生产工厂分析表明,黔南地区自晚孤峰期开始经历了由热带浅水、暖水工厂到热带较深水、温凉水工厂的明显转变,表现为孤峰阶上部开始出现较深水沉积。这一碳酸盐生产工厂的转变现象在华南地区孤峰期—早冷坞期普遍存在,表现为台地萎缩、台地边缘被淹没。中二叠世晚孤峰期至晚二叠世吴家坪期是全球重大地史转折期,光合作用生物遭受重创、海洋生态环境急剧恶化,上述碳酸盐生产工厂的急剧转变与当时热带浅海碳酸盐生产工厂被抑制或破坏有关。     

黔南地区中二叠世碳酸盐台地边缘沉积演化及古海洋意义

华南地区二叠纪为东特提斯地区一个大型碳酸盐台地。中二叠世茅口亚世,上扬子碳酸盐台地经历了从全盛到萎缩的重要转折。黔南地区地处该台地南缘,是通过地层结构及其变化探讨台地演化控制因素的最佳地区。文中选取黔南罗甸纳水和沫阳2个代表性剖面,通过对茅口组的岩石类型和骨屑颗粒组合统计分析,从碳酸盐生产工厂的角度开展研究。野外和室内研究共识别出15种岩石类型、5种沉积相和6种骨屑颗粒组合,并恢复了各组合对应的碳酸盐生产工厂的特征。沉积相及碳酸盐生产工厂分析表明,黔南地区自晚孤峰期开始经历了由热带浅水、暖水工厂到热带较深水、温凉水工厂的明显转变,表现为孤峰阶上部开始出现较深水沉积。这一碳酸盐生产工厂的转变现象在华南地区孤峰期—早冷坞期普遍存在,表现为台地萎缩、台地边缘被淹没。中二叠世晚孤峰期至晚二叠世吴家坪期是全球重大地史转折期,光合作用生物遭受重创、海洋生态环境急剧恶化,上述碳酸盐生产工厂的急剧转变与当时热带浅海碳酸盐生产工厂被抑制或破坏有关。     

碳酸盐沉积和生物礁—国外研究现状(五)

碳酸盐岩形成和聚积的场所碳酸盐陆架和台地是生物成因和物化作用形成的浅水碳酸盐岩沉积的主要场所。生物的以及化学的沉积速率主要受到环境因素的控制,如水深、水的清澈度、水温、水能量和大量饱和碳酸盐海水的有效性,象海平面升降和相应的海面波动这类不可捉模的因素也具有明显的影响。横越典型陆架或台地,碳酸盐沉积物形成的速率发生明显变化,因为生物和物化沉积作用区正是位于沿陆架或台地的向海边缘。向海边缘条件良好,因为这一地带     

塔中地区良里塔格组海平面变化对高频层序和沉积演化的控制

【研究目的】碳酸盐岩地层易受海平面变化影响而发育高频层序,但是反映海平面变化的地化指标的精度不足,导致高频层序对海平面振荡的响应认识不够深入,高频海平面变化对台地边缘礁滩沉积的高频层序和沉积演化的控制尚不明确。【研究方法】论文研究选取塔里木盆地塔中地区某钻井的上奥陶统良里塔格组连续取心资料,通过密集取样开展微相分析和碳、氧同位素测试分析。【研究结果】该井良里塔格组中上部发育7种微相类型,沉积演化分析表明良里塔格组沉积中—晚期,沉积环境由潮坪向生物礁-颗粒滩再到较深水的开阔台地演化。碳、氧同位素测试显示δ¹³C为0.5993‰~1.6228‰（均值1.139‰）,δ¹⁸O值为-8.3608‰~-5.1452‰（均值为-6.790‰）;δ¹³C和δ¹⁸O的振荡变化与微相变化和沉积旋回对应良好。古海洋条件分析表明,良里塔格组沉积时期气候温热,礁、滩体发育层段样品的古温度值最高,代表着高的碳酸盐产率;Z值所反映的古盐度在底部潮坪沉积段最高,在高频旋回的顶部古盐度均明显减小,指示可能存在大气淡水的影响。与塔北地区南缘和巴楚地区的δ¹³C和δ¹⁸O存在一定差异,主要受控于沉积环境和古水深。【结论】良里塔格组中—上部存在至少3个完整的海平面升降变化周期,内部又包括至少2个次级周期;不同级别的海平面振荡主要受古气候变化驱动,并控制了高频层序的发育。海平面先缓慢上升再持续稳定或小规模振荡,是连续厚层的生物碎屑和砂屑颗粒滩沉积发育的有利条件;良里塔格组沉积晚期海平面快速上升,沉积环境向滩间洼地和较深水的开阔台地转变。在高频层序顶部海平面的小规模下降导致的早期岩溶作用是礁滩体储层质量改善的重要因素。     

珠江口盆地新生代碳酸盐岩形成地质条件

珠江口盆地新生代碳酸盐岩分布面积大,已发现我国海上最大生物礁油田,具有重要研究价值。本文根据南海新生代构造演化及珠江口盆地新生代构造沉积演化,研究碳酸盐岩形成地质条件。发现南海新生代碳酸盐岩分布与新生代古南海消亡及新南海扩张密切相关,适宜碳酸盐岩发育的窗口期正是新南海扩张期,明显受新南海扩张的控制。新南海在渐新世—中新世的两期扩张,与新特提斯弧后扩张有关。珠江口盆地发育两种类型的碳酸盐台地,即古隆起镶边碳酸盐台地和火山建隆孤立碳酸盐台地。古隆起或火山建隆分布、构造沉降及全球海平面升降是珠江口盆地碳酸盐岩及生物礁发育的主控因素。     

吉林白山地区新元古界碳酸盐岩沉积演化规律及沉积事件探讨:以青沟子剖面为例

吉林白山地区新元古界碳酸盐岩在青沟子剖面上出露连续,发育多种沉积事件。笔者通过实测剖面资料及碳酸盐岩镜下特征分析,研究白山地区万隆组—青沟子组碳酸盐岩的沉积演化规律和典型事件的沉积模式。结果表明,白山地区新元古界碳酸盐岩具有缓坡型台盆体系—镶边型台盆体系动态演化的特征,海平面变化是控制碳酸盐岩沉积演化的重要因素。结合碳酸盐岩沉积相发育类型,提出"封闭性镶边缓坡台地"沉积模式。分析沉积事件特征与沉积环境的联系,证实臼齿构造集中发育于中缓坡相,叠层石集中发育于礁核和礁后滩相。     

湖北兴山古洞口剖面中—上寒武统白云岩特征及其古环境意义*

华南上扬子区中部中—上寒武统白云岩大量发育,形成于特殊的古气候、古海洋环境,但其沉积环境和成因上存在争论。基于细致的野外和室内沉积学研究,湖北兴山古洞口剖面中—上寒武统覃家庙群、三游洞群划分出8个岩相类型和3种沉积旋回类型,主要沉积于浅海碳酸盐岩台地潮下带和页岩盆地环境。采用沉积旋回叠置方式和Fischer图解方法,分析了上扬子区中—晚寒武世可容纳空间的变化历史,识别出18个四级旋回和7个三级旋回,并初步建立了高频海平面变化曲线。中—晚寒武世沉积相的时空间展布规律表明,扬子台地相对海平面逐渐降低,经历了从页岩盆地（或深潮下带）到浅潮下带环境的演变,沉积类型从较深水的陆源碎屑与碳酸盐的混合沉积变化为较浅水碳酸盐沉积。中、晚寒武世扬子台地碳酸盐岩沉积与全球性沉积特征表现一致,反映了该时期独特的全球“超暖期”气候和台地内部较高盐度的古海洋条件。     

川西北部泥盆系观雾山组沉积相新认识——以大木垭剖面与何家梁剖面为例

川西泥盆系观雾山组沉积相研究缺乏横向对比,沉积模式还存在争议。根据川西北部白家乡大木垭剖面与何家梁剖面实测成果,对中泥盆统观雾山组沉积相进行了分析,认为:大木垭剖面与何家梁剖面观雾山组为碳酸盐镶边台地沉积,期间发生短暂的碳酸盐缓坡化;桂溪剖面观雾山组同属碳酸盐台地边缘,观雾山组中段发育开阔台地深水沉积,并不是前人认为的潟湖沉积。研究区碳酸盐镶边台地包括台地边缘和前缘斜坡两种亚相,前缘斜坡亚相发育于何家梁剖面,以塌积岩沉积为标志。碳酸盐缓坡包括深水缓坡和浅水缓坡两种亚相。随着海平面变化,观雾山组碳酸盐岩发育三个沉积旋回,第一、第三沉积旋回为镶边台地沉积,第二沉积旋回为碳酸盐缓坡沉积。观雾山组沉积微相对储层的分布起控制作用:生物碎屑滩和上斜坡微相为有利储层发育相带;生物礁中在油气运移之前形成的溶蚀孔洞已被白云石和方解石充填,滩间微相泥质(泥晶)白云岩不利于溶蚀孔洞形成,这二者均不是有利储层发育相带。     

塔里木盆地K2-E旋回层序与海平面变化

塔里木盆地西南缘K₂-E海相含碳酸盐岩地层中可识别出七种类型的高频旋回层序,主要有潮下缓坡型、台地型、台地边缘型碳酸盐旋回层序及以碎屑岩为主的潮间－潮上型旋回层序。平面上,不同类型高频旋回层序成为特定古地理背景下台地碳酸盐沉积体系、滨岸沉积体系和冲积沉积体系沉积层序的代表。纵向上,各类高频旋回层序的有序叠加,其类型的变化反映了沉积环境、沉积相的演变过程。研究结果表明,研究区各类高频旋回层序下部单元至上部单元微相的转变是受高频率海平面变化的影响,低频率海平面升降控制了高频旋回层序的叠加形式,造成沉积环境由下至上滨岸→碳酸盐台地→滨岸→河流的变化。正是由于不同周期海平面变化旋回的叠加形成了塔里木盆地西南缘K₂-E的复合海平面变化旋回层序。     

鄂北南化地区寒武纪缓坡沉积及层序

出露于鄂北南化地区的寒武纪地层，总厚约１４００ｍ，主体为一套碳酸盐岩。对沉积岩相及相组合的分析表明，本区寒武系主要是形成于碳酸盐缓坡之上，并可以划分出四种主要的沉积相带:浅水陆棚、深水缓坡、浅水缓坡建隆和近岸浅水缓坡。本文还初步研究了区内寒武系露头的层序地层学特征，划分出两个亚层序，并探讨了亚层序内部岩相的不同叠置类型及其在时间上的演化与相应的海平面升降变化。通过与已有的旋回性海平面变化模式相对比，得出了本区寒武纪层序内部的次级旋回可能指示第三级海平面变化旋回的认识。     

碳酸盐与陆源碎屑混合沉积体系研究进展

广义的碳酸盐与陆源碎屑的混合沉积是指碳酸盐岩与陆源碎屑岩高频率交互沉积及岩石中碳酸盐组分与陆源碎屑组分的混合产出。本文综述了混合沉积体系的研究意义；评述了８０年代以来的国内外研究现状和成果，认为海平面变化是混合沉积的主要控制因素，其次有构造升降、物源供应、气候以及突出发性事件等因素；提出了混合沉积体系的研究应该以沉积相、微相分析为基础，并与沉积地球化学、阴极发光研究相结合。     

下扬子区三叠纪层序地层样式对扬子板块与华北板块碰撞的响应

下扬子区三叠纪层序地层的发育特征反映出巨大的沉积环境改变和气候变迁 ,即从海相环境过渡为海陆交互环境 ,进而转变为陆相环境 ;从热带气候过渡为副热带干旱气候 ,进而转化为温暖潮湿气候。相应的层序类型也由Ⅱ型碎屑岩与碳酸盐混合层序、Ⅰ型台地碳酸盐层序、Ⅰ型碳酸盐潮坪—泻湖层序转变为Ⅱ型海陆过渡湖泊层序和陆相湖沼层序。各种类型层序的发育、分布和保存揭示了背景的构造控制作用与改变。华北板块与扬子板块碰撞是地史上的重大地质事件 ,但在碰撞时间上存在着争议。下扬子区三叠纪层序地层类型转化及其反映出的海平面变化与全球海平面变化的不一致性是扬子板块与华北板快碰撞的响应。碰撞作用开始于中三叠世 ,下扬子区大规模海退比全球性海退提前约 2 2Ma ,碰撞前和碰撞过程中的构造条件控制了层序地层的发育与类型转化     

影响沉积盆地相对海平面变化的多重因素和旋回层序响应

沉积盆地内相对海平面变化及沉积层序形成不仅受全球海平面变化旋回控制，而且沉积盆地所处的构造背景和相关因素，如：沉积物供给、盆底沉降和自然地理条件也对沉积层序及其内部组成——体系域具有极大的影响。对应于海平面变化发育的容纳空间旋回层序，沉积供给也可以形成特征的、可以鉴别的供给旋回层序。具有过渡性界线的三级或高频旋回层序受相对海平面变化和沉积供给双重因素控制。不同构造背景沉积盆地边缘发育不同的盆底沉降速率，相对海平面变化响应于盆缘沉降具有明显的构造－海平面分带，岸线在构造－海平面带中的地理位置决定了层序界面和层序堆叠样式，也同样影响着低位体系域的构成。深水盆地环境古地形特点及沉积物供给制约着深水沉积序列。构造运动显著地影响着沉积层序发育。碳酸盐缓坡和平顶镶边陆架的层序格架及体系域发育受其坡度、盆地深度及下降幅度的因素的作用。台地边缘和大陆边缘盆地浊积岩层序的发育和体系域组成受控于差异的沉积物源（平顶碳酸盐台地、镶边台地和陆源碎屑岩陆架）、古地理及构造活动性     

大港探区上古生界沉积特征与控制因素

大港探区上古生界近期取得一系列勘探突破,展现出良好的勘探前景,已成为重要的储量接替领域.但其勘探程度较低,对于沉积相类型与沉积演化认识上的欠缺制约着该层系勘探的深入和井位的部署.以沉积学理论为指导,在岩心、薄片、测井和录井等资料研究的基础上,明确了区内上古生界各组发育的沉积相类型与沉积演化过程,分析了沉积相发育的控制因素.研究表明,区内本溪组发育障壁海岸相和碳酸盐台地相,太原组发育障壁海岸相、碳酸盐台地相和湿地相,山西组发育浅水三角洲相,下石盒子组和上石盒子组发育河流相.本溪组至上石盒子组的沉积相类型反映了晚古生代海侵作用的肇始、发展、衰退的过程.构造作用、海平面变化和古气候共同控制着沉积相类型的发育.      

黔南地区早、中泥盆世沉积演化的动力机制

泥盆纪时，黔南地区为一相对稳定的台地，早泥盆世晚期，海水开始漫漫其上.初始发育陆源碎屑沉积体系，中泥盆世发育陆源碎屑～碳酸盐混合体系.空间配置有下列几种类型:滨岸障壁～泻湖～河流体系，碳酸盐缓坡～滨岸障壁～泻湖体系，镶边型碳酸盐台地～泻湖三角洲（潮坪）体系，碳酸盐缓坡～三角洲体系。基底断裂限定了台地和台间沟的延限范围和演化进程，这两种不同沉积背景的沉积演化旋回可能主要受海平面变化控制。     

泰国呵叻盆地二叠系Pha Nok Khao组碳酸盐岩沉积相特征

通过研究区3口钻井岩芯、测井、录井资料分析,结合薄片鉴定、阴极发光、X衍射、同位素及微量元素分析等分析手段,对呵叻盆地二叠系碳酸盐岩沉积相发育特征及沉积模式进行了系统分析。研究表明,呵叻盆地二叠系Pha Nok Khao组发育缓坡型无障壁碳酸盐台地沉积,研究区位于碳酸盐台地前缘斜坡部位,以海水浪基面为界,可划分为台地前缘浅水斜坡亚相及较深水斜坡亚相。浅水斜坡亚相指示沉积环境为位于浪基面以下或附近、水动力弱、弱还原-弱氧化的台地前缘斜坡环境;较深水斜坡亚相组合指示沉积环境为位于浪基面以下、水体较深、水动力弱、弱还原-中等还原的前缘斜坡环境。整体来看,研究区二叠系碳酸盐岩沉积时期主要为水体较深、水动力弱、垂向上沉积环境稳定的低能环境沉积。该沉积环境不利于形成良好的基质孔隙条件,有利储层发育主要取决于碳酸盐岩地层后期改造程度。     

银根-额济纳旗及邻区石炭-二叠纪碳酸盐岩的沉积特征及其地质意义

从碳酸盐岩的岩石学、建造特征的分析入手, 研究了区内石炭-二叠纪碳酸盐岩的沉积特征及其地质意义.野外调查表明, 本区域石炭-二叠纪碳酸盐岩以砾屑灰岩、海百合灰岩和微晶灰岩为主, 块状构造和粒序层理常见, 作为碳酸盐岩建造底座及夹层的火山岩或火山碎屑岩发育, 显示了本区域石炭-二叠纪期间张裂频繁、火山作用强烈、地形较陡和覆水较深的浅海古地理背景.本区域石炭-二叠纪碳酸盐岩建造发育于火山岩或火山碎屑岩、辫状三角洲或扇三角洲砂砾岩、海岸泥岩和陆架泥岩等底座之上, 分别形成了火山抬高型(VEF)、三角洲垫高型(DEF)、海岸/隆起沉没型(CSF/USF)和陆架变浅型(SSF)4种碳酸盐岩建造.不同类型的碳酸盐岩建造, 是区域构造和海平面升降联合作用的产物, 但其形成机制有别, 其中, 火山垫高型建造最普遍, 含火山岩或火山碎屑岩夹层, 系区域海平面长期上升的背景下, 构造张裂引发的火山喷发引起相对海平面下降的产物; 三角洲垫高型建造分布也较广, 含砂砾岩夹层, 为区域海平面长期上升的背景下, 构造抬升造成辫状三角洲或扇三角洲进积导致相对海平面下降形成; 海岸/隆起淹没型和陆架变浅型建造为纯灰岩建造, 相对较少, 则是在区域构造稳定的构造背景下, 短期相对海平面变化驱动的结果.然而, 不同类型碳酸盐岩建造的沉积特征, 则受沉积环境制约.同时, 针对这4种不同的碳酸盐岩建造, 分别建立了火山垫高型碳酸盐台地(VEP)、三角洲垫高型碳酸盐台地(DEP)、海岸/隆起淹没型碳酸盐缓坡(CSR/USR)和陆架变浅碳酸盐缓坡(SSR)4种沉积模式, 不同的沉积模式形成了沉积特征有别的碳酸盐岩建造.该时期浅海陆棚的古地理背景, 不仅为区内海相烃源岩的发育创造了良好的古地理条件, 也使得这一时期的碳酸盐岩、底座火山岩或火山碎屑岩、辫状三角洲或扇三角洲砂砾岩, 以及碳酸盐岩建造中的火山岩、火山碎屑岩和砂砾岩夹层, 成为本区域石炭-二叠纪的潜在油气储层.      

寒武纪苗岭世特别的光养碳酸盐岩工厂：以江苏徐州贾旺剖面张夏组为例

碳酸盐岩工厂，即碳酸盐生产作用体系，是指那些表明了以下特征的底栖碳酸盐岩组合，这些特征包括主导性沉淀作用样式、矿物构成、生产作用以及生长潜力的深度变化范围；如果将浮游碳酸盐工厂作为第四个体系的话，再排除渗漏和陆相工厂(与流体相关的工厂)，那么，在地质学尺度范围内，基于海相碳酸盐沉淀作用的三种基本的模式(非生物的(或者是准非生物的)、生物诱发的、以及生物控制的)，这些沉淀作用综合在一起，就形成三个碳酸盐生产体系即形象化的三重划分的碳酸盐岩工厂：① T- 工厂，T蕴含着热带的和水柱顶部的涵义；② C- 工厂，C代表着冷水或受到控制的沉淀作用的基本涵义；③ M- 工厂，M代表着微生物、泥晶或泥丘的基本内涵。作为显生宙的第一个纪，寒武纪明显具有一个承前启后的特点，在较高的大气圈氧气含量下得到进化的生物矿化作用表征的寒武纪后生动物大爆发、与显生宙最高的大气圈二氧化碳含量下得到复苏的有机矿化作用主导的微生物礁相耦合，从而在寒武纪方解石海中形成一个蓝细菌繁荣所主导的光养T- 工厂和M- 工厂；光养T- 工厂则以光合作用生物膜诱发的放射鲕粒为特征，光养M- 工厂不但占据着T- 工厂的位置而且以蓝细菌微生物席所主导的微生物礁所表征的碳酸盐泥丘为特征。所以说，这两个特别的碳酸盐工厂均指向一个光合作用新陈代谢的基本特征。这样的浅水光养T- 工厂和光养〖JP2〗M- 工厂的典型实例，来自于江苏徐州贾旺剖面的张夏组，表现在张夏组构成的三级沉积层序中组成强迫型海退体系域的一个特别的沉积序列，即从一套31 m厚的光合作用生物膜诱发的放射鲕粒滩相灰岩向上变化为一套厚度为82 m的均一石和树形石主导的微生物礁灰岩，体现出了一个从光养- T工厂变化为光养M- 工厂的变化序列。由于M- 工厂在现代世界之中没有得到较好的约束，而且主导T- 工厂的鲕粒常常被理解为无机沉淀物的典型代表，所以，本文的发现和研究，将拓宽寒武纪时期特别环境因素控制下的方解石海之中、与后生动物的寒武纪大爆〖JP〗发相平行的蓝细菌繁荣所主导的碳酸盐岩生产作用体系即碳酸盐工厂的深入了解，因为描述、界定和解释无穷多样的碳酸盐岩始终是一个谜团，原因在于许多复杂的困难和问题只有推测性的答案。