陆相地层古盐度地球化学研究方法综述

古盐度是某个地质时代的一个水体含盐度。研究古盐度可以更好地了解当时沉积水体与成岩流体的性质,为环境分析、成矿流体分析提供基础。目前广泛应用的方法主要有,Couch法、B的质量分数、Na⁺的含量等单元素地球化学方法;Sr/Ca、Sr/Ba、Th/U、B/Ga,Rb/K、(MgO/Al_2O_3)×100、Ca/Mg、ω(K+Na)、沉积磷酸盐法等双元素地球化学方法,B—Ga—Rb三角图法等多元素投图法,+的含量等单元素地球化学方法;Sr/Ca、Sr/Ba、Th/U、B/Ga,Rb/K、(MgO/Al_2O_3)×100、Ca/Mg、ω(K+Na)、沉积磷酸盐法等双元素地球化学方法,B—Ga—Rb三角图法等多元素投图法,⁽¹³⁾C、(13)C、⁽¹⁸⁾O,(18)O,⁽⁸⁷⁾Sr/(87)Sr/⁽⁸⁶⁾Sr,(86)Sr,⁽¹¹⁾B/(11)B/⁽¹⁰⁾B等同位素地球化学方法。本文将结合地质实际,简述各方法的原理与其应用范围,旨在更好的应用于沉积地层划分与对比、沉积古地理重建、恢复沉积成岩环境以及沉积矿产的普查与勘探等地质工作。     

内蒙古东部索伦地区中二叠世哲斯组古环境与海平面相对升降的地球化学记录

根据研究区哲斯组的岩性特征、沉积构造特征,结合泥岩微量元素和饱和烃有机地球化学等地球化学参数,综合研究索伦地区哲斯组的沉积环境,进而解释海平面的相对升降,为研究区哲斯组油气地质条件评价提供依据。结果表明研究区哲斯组沉积环境的水体为半咸水,古盐度范围为18.55‰~28.72‰,古气候以温湿为主。B(硼元素)和微量元素比值Sr/Ba、B/Ga等可以反映的古盐度与古水深的变化,两者受海平面升降变化影响;利用定量计算的古盐度和反映古盐度的Sr/Ba值、B/Ga值和Rb/K值等编制了海平面相对变化曲线,显示研究区哲斯组剖面发生了2次海侵、海退沉积旋回,海侵发生在哲斯组底部和中部。据沉积相分析,结合地球化学指标V/(V+Ni)值、稀土元素Ce异常值饱和烃气相色谱,表明研究区哲斯组主要为缺氧、还原的浅海陆棚沉积环境,该环境有利于有机质保存和烃源岩发育。     

宁南盆地古近纪沉积岩地球化学特征对沉积环境的反映

沉积物元素地球化学特征是盆地沉积环境变化的响应。通过分析沉积岩的微量元素和稀土元素含量变化特征,研究了宁南盆地古近纪气候条件、古盐度和氧化还原环境。Cu、Cs质量分数变化以及Rb/Sr比值、Sr/Cu比值特征,揭示寺口子组沉积时期至少存在一期由潮湿-干旱转变的气候事件,从寺口子组沉积末期到清水营组沉积初期,古气候由干旱变为潮湿。Sr/Ba比值和B/Ga比值反映清水营组沉积水体盐度与寺口子组相差不大,仅在石峡口水库处古盐度值极大,其他地区略有减小。寺口子组沉积过程中,水体盐度有所增加。氧化还原指标V/Cr、Ni/Co、U/Th、V/(V+Ni)、δU、δCe、Ce/La和Ce_(anom)以及氧化还原敏感元素V、U、Ni、Zn和Cr的质量分数变化指示清水营组沉积时期水体氧含量整体小于寺口子组沉积时期。寺口子组沉积环境以氧化环境为主,清水营组沉积水体为氧-贫氧环境。     

闽西南地区早侏罗世梨山组海平面相对升降及构造背景的元素地球化学证据

福建闽西南地区中生代受特提斯和太平洋构造域共同影响,晚三叠—中侏罗世经历了一次大规模的海侵-海退旋回,最大海侵发生在早侏罗世。对漳平西园剖面和漳平高明坑剖面梨山组泥岩样品进行常量元素分析和ICP-MS微量元素分析,常量、微量元素迁移与富集记录了古盐度高低和古水深深浅变化。古盐度变化随海水深度的增加而增加,海平面的升降变化直接影响着古水深的深浅。所以,元素地球化学特征反映的古盐度高低和古水深的深浅,可以指示海平面相对升降。梨山组的B/Ga、Sr/Ba和Ca/Mg值对古盐度和古水深反映较m值敏感。B/Ga、Sr/Ba和Ca/Mg值曲线在梨山组均出现一次波谷和两次波峰,波峰和波谷在剖面上的位置基本对应。m值在剖面上部出现的波峰与B/Ga、Sr/Ba和Ca/Mg三条比值曲线上部的波峰对应。根据m值、B/Ga、Sr/Ba和Ca/Mg值反映的古盐度、古水深曲线绘制了下侏罗统梨山组的海平面相对升降曲线,早侏罗世梨山组经历了海退—海侵—海退的海平面波动。对样品进行ICP-MS稀土元素分析和砂岩矿物成分分析,梨山组沉积物源岩是来自被动大陆边缘物源区和酸性岛弧源区的沉积岩和花岗岩(Rb100;K2O1;Hf=5.48~14.17;La/Th=2.66~4.94)。砂岩骨架成分研究表明,梨山组物源来自火山弧造山带和岩浆弧物源区,这与泥岩地球化学特征显示的物源区吻合。根据Dickinson图解、K2O/Na2O-Si O2、Zr-Th、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10判别图解和稀土元素特征值(表1)综合分析,梨山组沉积物沉积于靠近大陆岛弧的活动大陆边缘(w(∑REE)=140.4×10-6~335.5×10-6;LREE/HREE=9.52~19.90;δEu=0.48~0.62;La/Yb=11.04~21.13;(La/Yb)N=7.17~13.72),同时具有被动大陆边缘(w(∑REE)=115.4×10-6~383.4×10-6;LREE/HREE=8.30~20.27;δEu=0.55~0.67;La/Yb=8.42~30.12;(La/Yb)N=5.47~19.56)特性的弧后挤压盆地。     

基于Logistic回归分析的古盐度判别指标研究

在不同盐度环境下，由于不同元素的溶解度和活性等化学性质不同，因此在水体及岩石中的含量变化也不相同。B、K、Ga、Ba、Li、Rb、Ni、Sr等对古盐度反应较敏感的微量元素常用于判断古盐度。本文搜集前人已报道的泥岩地球化学分析的原始数据建立数据库，运用层次聚类、神经网络进行分类及判断，利用Logistic回归对泥岩地球化学特征进行系统性分析，建立判断模型，并综合元素相关性系数及前人对于元素比值的研究，优选出Sr/Ba值作为判断指标。结果表明，本次建立的逻辑回归模型可较为有效地判断古盐度，并提出判别指标值：Sr/Ba<0.2指示淡水沉积环境，0.2≤Sr/Ba≤0.8指示半咸水环境，Sr/Ba>0.8为咸水沉积环境。综合来看，逻辑回归模型综合元素的指标多，更加全面、准确，而Sr/Ba比值法更加简练、明确。     

东营凹陷沙四段上部泥质烃源岩元素地球化学及其古盐度的空间差异性

东营凹陷第三系沙河街组四段上部为一套优质烃源岩系.通过分析烃源岩系典型元素和元素比值的变化特点,对沙四段上部沉积时期沉积水体的古盐度进行了研究.利用聚类分析方法,研究区分出3类具有不同元素地球化学特征的样品,结合Sr/Ba、Sr/Ca、Fe/Mn和Sr/Cu值对沙四段上部沉积时期的古盐度进行空间划分,结果表明沙四段上部沉积时期,研究区处于相对干旱的气候条件,但沉积水体的盐度存在空间差异性,从古湖盆的边缘到中心盐度呈升高趋势,湖盆北部盐度较低.这一认识将有助于分析该区有效烃源岩的分布和形成机制.     

广东三水盆地古近系心组生油层的元素地球化学特征

沉积物的元素地球化学特征是对沉积盆地水体环境以及古气候条件变化的响应。本文根据元素（Al、Fe、Mg、Ca、K、Na、P、V、Ni、Co、Cr、Cu、Zn、Sr、Ba、Cd、Li、Mn、Pb、Ti）的含量及其比值（Al/Ti、Fe/Mn、Sr/Ba、Mg/Ca、Sr/Ca、Na/Ca、V/Cr、Ni/Co、Ni/V）的变化，对三水盆地古近系心组红岗段生油层的沉积条件进行了系统分析。心组红岗段下部（亚段A）表现为较稳定的地球化学特征。各元素丰度及其比值指示这一时期陆源输入持续较高、且物源组成变化不大。由于海水入侵的影响，湖盆水体盐度相对较高，底部水体以弱氧化条件为主，O₂-H₂S界面位于水/沉积物界面附近。红岗段中上部（亚段B、C）的元素地球化学特征变化较为频繁且幅度很大，反映古气候和湖盆沉积条件的迅速变迁。在潮湿气候条件下，沉积物的地球化学特征表现为以Al、Ti为代表的外源元素含量及其比值较高，而Mg、Ca等盆内化学沉积元素含量较低。古氧气指标指示底部水体为还原环境，有利于有机质保存。因而，相应于较高的有机碳含量。在间歇性干旱时期，陆源输入减少，外源元素含量及其比值显著降低。随着蒸发作用的加强，水体盐度加大，内源元素丰度以及Mg/Ca、Sr/Ba、Sr/Ca和Na/Ca比值大幅度上升。底部水体为氧化环境，O₂-H₂S界面多位于水/沉积物界面或沉积物中。上述两种气候条件在红岗段中上部沉积时期交替出现。红岗段沉积后期由于淡水的长期输入，湖水出现逐渐淡化趋势。     

鄂尔多斯盆地东部石盒子组盒8沉积环境的地球化学表征

采用Sr、Sr／Ba、Rb、Rb／K、K＋Na质量分数、K／Na、B／Ga、B元素法、V／Cr、Ni／Co、U／Th、V／（V＋Ni）、铈异常（Ce_anom）值、Fe^2＋／Fe^3＋、Cu／Zn、Sr／Cu、Fe／Mn、Mg／Ca、 Mg／Sr和Al₂O₃／MgO等微量元素和常量元素等地球化学方法对鄂尔多斯盆地东部盒8期沉积环境的古盐度、氧化还原态和古气候进行综合判断。结果表明：古盐度介于2.76‰～14.32‰之间,平均值为8.62‰,显示沉积水介质以淡水—微咸水为主;铈异常（Ce_anom）值主要集中在-0.05～0.1之间,整体表现为Ce富集,指示缺氧弱还原的古水体环境;Sr/Cu比值为1.66～9.41,平均值为4.60,环境为温湿气候。纵向上盒8_下古盐度高于盒8_上,盒8_下比盒8_上气候略微干旱。平面上研究区南部米脂榆79井—榆28井一带和研究区北部通岗浪沟—什汗水利一带古盐度较大,大于10‰,属半咸水—咸水沉积,相对应地这两个区块古气候比其它区块较为干旱,这一规律和沉积体系在研究区的分布高度吻合。分析认为：盒8期研究区湖岸线分布于南部米脂榆79井—榆28井一带,受湖水和干旱气候的影响,造成古盐度较高;北部通岗浪沟—什汗水利一带发育辫状河沉积,受干燥气候、蒸发环境的影响,古盐度增大。研究区微咸水—半咸水—咸水的沉积环境有利于绿泥石膜胶结发育,也有利于储层的发育。该认识对鄂尔多斯盆地盒8沉积环境研究起到一定的补充作用,同时也对该区盒8段天然气勘探具有重要意义。     

抚顺盆地始新统计军屯组微量元素特征及油页岩的有利成矿条件

通过剖面上样品的无机地球化学元素分析,对始新统计军屯组微量元素特征进行了研究,并据此探讨了计军屯组油页岩的有利成矿条件。计军屯组贫矿段和富矿段Sr/Cu、Rb/Sr、Sr/Ba、B/Ga的平均值分别为2.30、0.63、0.20、1.07和3.41、0.43、0.34、1.50,结合元素Rb、Sr、Cu、Ba、Ga、B的质量分数,揭示了计军屯组形成于温暖湿润气候和淡水沉积环境;西露天组Sr/Cu、Rb/Sr、Sr/Ba、B/Ga的平均值分别为24.63、0.14、1.25、3.90,结合元素Rb、Sr、Cu、Ba、Ga、B的质量分数,揭示了西露天组形成于干旱炎热气候和半咸水—咸水环境。古气候和古盐度的元素地球化学参数Sr/Cu、Rb/Sr和Sr/Ba的相关关系以及西露天组碳酸盐岩碳、氧同位素的相关关系,指示了研究区计军屯组富矿段和西露天组沉积时古气候是湖泊古盐度的主要控制因素,并且古湖泊较为封闭。研究区计军屯组高品质油页岩形成于温暖湿润气候和淡水沉积环境。温暖湿润气候和封闭型古湖泊可能是形成研究区高品位油页岩的有利条件。     

黔南坳陷上震旦统灯影组地球化学特征及沉积环境意义

黔南坳陷上震旦统灯影组发育局限-开阔台地相白云岩。在麻江羊跳寨剖面灯影组碳酸盐岩样品测试分析基础上,利用常量元素和微量元素相关性、组分含量及特征元素比值特征,探讨了研究区元素地球化学特征与古沉积环境意义。结果表明:(1)CaO和MgO成明显正相关,SiO2与CaO、MgO呈负相关;Sr与MgO呈明显负相关,与Al2O3、K2O、Na2O、TiO2,P2O5,TFe存在正相关性;V,Al2O3,K2O,TiO2,TFe,P2O5之间呈正相关;Mn与TFe存在弱正相关性。(2)Sr含量和1 000×(Sr/Ca)值随沉积水体的加深而增大,可作为判断古水深和层序界面的标志。(3)根据Sr/Ba、镁铝比值(m=100×(MgO/Al2O3))、MgO/CaO及V/(V+Ni)比值特征分析了灯影组沉积期的古盐度、古气候和古氧化还原环境。灯影组总体上形成于炎热干燥气候下的陆表海还原沉积环境,有陆源碎屑物质供应。其中灯影组二段沉积末古水深达到最大,灯影组五段古盐度最高。灯影组元素地球化学特征反映的沉积环境与岩性特征所得出的结论基本一致,表明元素地球化学特征与沉积环境关系密切,可作为沉积相分析的重要标志。     

甘肃平凉奥陶系平凉组深水沉积特征及沉积环境分析——以银洞官庄剖面为例

甘肃平凉上奥陶统平凉组深水沉积发育。对银洞官庄剖面进行实测,出露地层厚146 m,自下而上分为30个小层,岩性以砂屑灰岩、泥晶灰岩、粉屑灰岩及页岩为主,夹有砾屑灰岩及泥岩等,伴有水平层理、平行层理、交错层理及波状层理等沉积构造,按岩性变化由下到上可划分为3段。在前人研究成果的基础上,通过野外实测、室内薄片鉴定和地球化学分析等综合研究,认为银洞官庄剖面平凉组沉积环境为半深海,主要发育深水原地沉积、等深流沉积、浊流沉积及碎屑流沉积等4种沉积类型。剖面深水原地沉积普遍发育,下部主要发育碎屑流沉积与浊流沉积,向上浊流与等深流相互作用,等深流沉积逐渐增多。根据V含量、Sr含量、87Sr/86Sr、Sr/Ba、Sr/Cu、Rb/Sr、B/Ga、U/Th、V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)、Ceanom及Ce/La等地球化学指标的垂向变化特征对古沉积环境的反演表明:平凉组沉积时期,相对海平面整体呈上升趋势,古气候由湿润向干旱转变,古盐度逐渐增大,沉积环境还原性逐渐增强。对剖面样品(中上部为主)的地球化学参数和沉积类型的统计分析表明,V含量、87Sr/86Sr、Rb/Sr可在一定程度上反映平凉组不同深水沉积类型的差异:古水深较深、古气候较干旱、古盐度较大且还原性较强的沉积环境有利于等深流沉积的形成,古水深较浅有利于重力流沉积的发育,古水深较深、古气候较温湿且古盐度较小则有利于深水原地沉积的发育。     

鄂尔多斯盆地延安地区山西组沉积特征

采用等离子体质谱仪(ICP-MS)等分析方法,运用地球化学资料和沉积构造特征对鄂尔多斯盆地延安地区山西组沉积环境进行了分析.由泥岩样品的古盐度、w(B)/w(Ga)、w(Sr)/w(Ba)、w(V)/w(Ni)等比值以及B-Rb-Ga三端元图解分析得知,研究区山西期沉积水体以混合水为主,其中山2段受海水影响较大.沉积构...     

鄂尔多斯盆地镇北地区延长组长4+5段沉积期古环境条件及意义

以鄂尔多斯盆地镇北地区三叠系延长组长4+5段为研究对象,通过野外露头剖面、钻井岩芯共47块泥岩样品的微量元素、稀土元素地球化学分析,运用Sr/Ba、Th/U、Rb/K、硼(B)法,钴(Co)法、δU、V/(V+Ni)、V/Cr、Ni/Co、Ce/Ce*、Eu/Eu*、Sr/Cu、Mg/Ca等相关元素比值,定性、定量对长4+5段沉积期的古盐度、古温度、古水深、古气候及古氧化-还原条件进行了判识.结果表明,长4+5段沉积期古气温介于14.5～24.6℃C之间,为半潮湿—半干燥的温带—亚热带气候;古盐度为陆相微咸水环境,介于0.50‰～3.78‰之间;古水温为8.9～11.9℃;古水深介于10～85 m之间;沉积物形成于弱还原—氧化条件.相对于延长组长7段沉积期来说,长4+5段尽管发育暗色泥岩,但由于环境条件的明显改变,气温升高致使水温增加,水体盐度增大,最终影响有机质发育和保存,不利于该段有效烃源岩的形成.     

柴达木察尔汗贝壳堤剖面Sr同位素及其环境意义

根据对柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面酸不溶组分和酸溶组分的提取及其87Sr/86Sr的测定,结合沉积物中Rb/Sr的变化,指出Sr同位素组成特征可有效指示源区化学风化和沉积区古环境变化;依据酸溶组分中盐度指标Sr/Ca, Sr/Ba值与Sr同位素组成曲线的对比分析,揭示酸溶组分Sr同位素可以较好的指示水体形成时的盐度。通过分析贝壳堤剖面化学风化和部分盐度变化过程,探讨了研究区晚更新世39.6~ 17.1 ka BP(未经校正的AMS 14C测年结果,全文同)湖泊高湖面的演化历史。     

(古)盐度研究的一种重要工具--锶同位素

本文详细地阐述了海水-陆表水双元体系中锶同位素的混合原理、混合水体中87Sr/86Sr值与盐度的定量关系.利用Sr同位素不随生物、化学作用过程发生分馏作用及Sr与Ca化学性质相似等特征, 地层、沉积物中生物壳体和碳酸盐岩87Sr/86Sr值可作为沉积水体(古)盐度确定的一种有用工具.文中详细地综述了国内外在这方面的研究进展,并讨论了成岩后生作用对生物壳体和碳酸盐岩87Sr/86Sr原始值的影响作用,以及可能存在的一些问题.     

粤西高明地区晚三叠世小坪组元素地球化学特征

在粤西高明地区晚三叠世小坪组凤岗段采集新鲜炭质泥岩样品8块,用X-荧光和ICP-MS测定全岩常量、微量和稀土元素。用镁铝比值m(m=100×MgO/Al2O3)、Ca/Mg、B/Ga和Rb/K值研究本区古盐度变化,结果显示小坪组凤岗段为咸水浅海相沉积,古盐度呈现低→高→低的变化过程,于中上部古盐度达到最高,至顶部古盐度又降至最低。P元素和Sr/Cu值所指示的古气候变化趋势显示,凤岗段时期本区主要为温湿气候,中晚期出现干热气候。La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10判别图解和稀土元素特征显示,研究区构造背景为被动大陆边缘的坳陷盆地。本区泥岩∑REE高(214.15~455.85)、富轻稀土(LREE/HREE=7.51~12.02)、Eu负异常(δEu=0.47~0.60),暗示源区以花岗岩为主,亦有玄武岩和沉积岩。     

鄂尔多斯盆地耿湾地区长6段古盐度恢复与古环境分析

应用B,sr,Rb,Sr/Ba比值,Rb/K比值和K Na质量分数等微量元素地球化学方法并结合粘土矿物X衍射分析对鄂尔多斯盆地耿湾地区长6古盐度进行综合判别,认为长6期古水介质盐度为O.48‰～4.43‰,平均值为1.87‰,属于淡水-微咸水环境,局部为半咸水环境,且自长63沉积期至长61沉积期湖盆水体是逐渐变成的;微成化的湖水介质和封闭还原的深水环境既有利于优质烃源岩的发育,又能促使砂体早期环边绿泥石胶结形成抗压实-压溶组构,有利于原生粒间孔的保存而对储层发育非常有利;根据长6古盐度定量计算确定O.5‰古盐度等值线是淡水河流发育区与微成水湖盆分界的古湖岸线位置,并划分出淡水、微成水和半成水3个古盐度平面分区,为预测岩性地层油藏有利发育区带提供了重要依据.     

长江河口区第四纪沉积物中的地球化学元素 分布特征及其古环境意义*

文章通过对上海浦东机场孔(Pd)第四纪地层中地球化学微量元素B,Ga,Sr和Ba的观测,结合该钻孔粒度、古地磁和微体古生物等分析资料,综合剖析了这些微量元素及其比值在不同沉积相中的分布特征及其古环境演变的意义。研究发现,微量元素分布与本区各种沉积相有着十分密切的关系。通常,B和Sr及其比值B/Ga和Sr/Ba在冲积相、河流相沉积中较低,在溺谷-浅海相、三角洲相沉积中较高。而Ba与之相反,一般在陆相沉积环境中比较高。Ga元素在第四纪沉积物中的分布波动不明显,但极大值还是偏向陆相环境。本研究还发现微量元素B和Sr及其比值B/Ga,Sr/Ba的分布自下而上存在7个(1~7)高值阶段。阶段1~3高值与海侵无关,认为反映了上新世-早更新世干旱气候的产物;阶段4~7高值则与本区中更新世以来4次海侵事件密切相关。     

内蒙古东部中二叠世吴家屯组海平面相对变化的泥岩地球化学证据

对内蒙古东部中二叠统吴家屯组泥岩进行了微量元素和有机地球化学研究,显示研究区吴家屯组水体的古盐度范围为16.6‰~28.7‰,主要为半咸水沉积。微量元素及其比值可以反映古盐度和古水深的变化,两者受海平面相对变化的影响;且古盐度、海平面相对升降在沉积相上有较好的响应。利用定量计算的古盐度和反映古盐度的Sr/ Ba、B/Ga值等编制了海平面相对变化曲线,显示研究区吴家屯组发生了2次海侵海退旋回,海侵发生在吴家屯组底部和中部。根据沉积相分析,结合地球化学指标V/(V+Ni)值、稀土元素Ce_anom及饱和烃气相色谱,表明区内吴家屯组主体为缺氧、还原的浅海陆棚环境,该环境有利于有机质的保存和烃源岩的发育。     

渤海湾盆地南堡凹陷南部古近系沙河街组一段古水体特征*

渤海湾盆地南堡凹陷古近系沙河街组的古水体特征研究程度较低。以南堡凹陷南部为例,采用多种方法,分析了沙河街组一段沉积时期水体的古盐度和古水深。根据Sr/Ba值、Rb/K值和特殊藻类化石,认为其古盐度为微咸—半咸。通过Sr/Cu值和孢粉化石2种手段,恢复了研究区沙河街组一段沉积时期的古气候,认为其为潮湿气候但存在干湿波动。根据Mn/Fe值变化、干酪根类型和藻类化石以及似瘤田螺的发现,恢复了该时期的相对古水深,并结合自生黏土矿物、沉积构造和沉积相等,通过加权平均值的方法定量计算古水深,得出研究区沙一段中亚段顶部沉积时期水体较浅,为4~15,m,而沙一段下亚段沉积时期水体较深,为4~30,m。综合分析认为,南堡凹陷南部沙河街组一段沉积时期的古盐度和古水深在一定程度上取决于古气候条件和古地形背景。