晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化——基于重庆中梁山海相碳酸盐的研究结果

测试了重庆中梁山剖面晚二叠世-早三叠世60个海相碳酸盐样品的锶同位素比值,建立了相应的演化曲线,同时分析了这些样品的SiO2,CaO,MgO,Mn和Sr含量,以评估样品锶同位素组成对海水的代表性以及样品溶解过程的合理性.除7个样品的Mn/Sr比值大于2,其锶同位素组成对海水的代表性相对较差以外,绝大多数样品的锶同位素组成对海水都具有较好的代表性.在已报道的晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素演化曲线中,中梁山剖面是数据密度最大,曲线最为完整的.曲线总体演化趋势具有很好的全球一致性,^87Sr/^86Sr比值整体上呈现随时间变化单调上升的特征,最小值（0.707011）位于晚二叠世,最大值（0.708281）出现在早、中三叠世界线附近.全球古陆植被缺乏和风化作用加剧是早三叠^87Sr/^86Sr比值随时间单调上升的主要原因.重庆中梁山剖面二叠纪三叠纪界线是一个全球认可的界线,界线处6个样品的^87Sr/^86Sr比值仅在小数后第5位变化,其平均值为0.70714,与Korte等在2006年公布的0.70715（样品来自有铰腕足壳）的二叠系/三叠系界线处^87Sr/^86Sr比值一致（变化在实验误差范围内）,因而提供的二叠系三叠系之交海水的锶同位素组成具有全球意义.可基本确认,二叠纪/三叠纪之交全球海水的^87Sr/^86Sr比值在0.70714-0.70715之间.     

西藏晚白垩世锶同位素曲线的全球对比及海相地层的定年

在样品成岩蚀变检测的基础上, 本文测试了西藏岗巴地区晚白垩世海相碳酸盐的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值. 样品对海水代表性的评估说明, 这些数据较好地反映了原始海水的锶同位素组成. 建立的晚白垩世锶同位素演化曲线与国际上已公布的同时代曲线有较好的可对比性, 说明全球事件是海水锶同位素组成最为重要的控制因素; 曲线的建立为该地区晚白垩世地层大范围洲际盆间对比提供了新的途径, 弥补了生物地层对比的不足. 在此基础上, 笔者尝试利用测试的锶同位素数据, 根据锶同位素地层学的原理确定了西藏南部岗巴地区白垩系剖面坎潘/三冬阶和马斯特里赫特/坎潘阶的界线, 按83.5 Ma和71.3 Ma分别作为这两个界线的年龄, 它们分别位于剖面的217 m和291 m处.     

四川广安龙门峡南剖面下三叠统海相碳酸盐岩的碳同位素组成与对比

早三叠世作为二叠纪末集群灭绝后地球系统的生态恢复时期,与古海洋生态变化有关的各种地球化学记录为地质学家长期高度关注.在岩石学研究和样品对海水代表性评估的基础上,测试了四川盆地东部广安龙门峡南剖面下三叠统(包括相邻地层)350个碳酸盐岩的碳氧同位素组成.研究表明:龙门峡南剖面下三叠统碳酸盐岩对海水碳同位素组成具有良好的保存性,碳氧同位素组成之间缺乏相关性,二者间的确定系数只有0.0205,350个样品中只有44个Mn/Sr2和/或δ~(18)O-6.5‰;根据306个Mn/Sr2和/或δ~(18)O-6.5‰的样品建立了完整的下三叠统碳同位素曲线,曲线具有非常好的全球可对比性,二叠,三叠界线附近、嘉一段顶部和三段内部的δ~(13)C极小值,夜郎组一段顶部、四段顶部和嘉陵江组二段底部、四段下部的δ~(13)C极大值,以及代表这些极大值的峰和代表这些极小值的谷所反映的都是全球信号;与全球其他地方年代地层框架内同期碳同位素曲线的对比结果表明,剖面夜郎组一段可大致与Griesbachian亚阶对应,夜郎组二,四段可大致与Dienerian亚阶对应,嘉陵江组一段大致与Smithian亚阶对应,嘉陵江组二-三段以及四段下部大致与Spathian亚阶对应,嘉陵江组四段的中上部则应归于中三叠世的Aegean亚阶;代表Smithian-Spathian亚阶界线(SSB)的嘉一、嘉二段界线附近δ~(13)C从-0.911‰急剧上升至3.679‰,海水碳同位素如此剧烈的变化耗时可能小于36kyr,对沉积环境反映更为敏感的氧同位素在SSB附近先于碳同位素变化,反映海水在碳同位素急剧升高之前,盐度已显著增加,并导致了蒸发岩和白云岩的形成,该问题的更深入研究还需要考虑白云石-水和方解石-水系统、白云石-CO_2和方解石-CO_2系统白云石和方解石形成过程中同位素分馏效应的差别.     

锶同位素(~(87)Sr/~(86)Sr)生物地层框架投影方法及其应用——以二叠系乐平统为例

晚二叠世是地球历史中海水锶同位素比值(87Sr/86Sr)上升速率最快的时期之一,但其具体的演化速率和规律仍有很大争议.本文认为传统的锶同位素地层学研究争议的根本问题是不同学者选择的时间框架不一致,即地史上锶同位素(87Sr/86Sr)的演化特征受投影时间轴框架(如地层厚度或绝对年龄)、沉积速率、界线研究程度以及测量方法等的影响.综合不同研究者对乐平世地层87Sr/86Sr的资料,以有时间跨度控制的牙形刺化石带为时间投影框架,重新建立该时期全球海洋87Sr/86Sr的演化规律,并获得以下新认识:(1)化石带与87Sr/86Sr直接对应,可更准确反映87Sr/86Sr演化特征;(2)可用于缺失化石资料的海相碳酸盐岩地层研究;(3)可用于不同沉积速率剖面及不同盆地间地层学研究;(4)87Sr/86Sr分析结果与样品矿物组成和分析方法有关;(5)晚二叠世海洋87Sr/86Sr上升速率为5.4×10?5/Ma或略低;(6)87Sr/86Sr数值与地层年龄关系的计算公式:Dpro=259?(RS?0.70695)/5.4×10?5 Ma.     

下扬子地区早三叠世碳酸盐岩碳同位素组成的演化特征

对分布于下扬子地区早三叠世海相碳酸盐岩台地相、斜坡相、盆地相3条地层剖面的碳同位素演化趋势研究表明, 早三叠世碳同位素组成演化表现为3次负漂移和1次正漂移. 经与牙形石生物地层对比, 3次负漂移分别发生在早三叠世Griesbachian期、Smithian期和Spathian晚期, 正漂移发生在Spathian早期. 相同时期不同沉积相区碳酸盐岩具有相同的碳同位素组成变化趋势, 但由台地相→斜坡相→盆地相碳酸盐岩δ¹³C值由高向低的变化说明其背景值受古地理因素控制. 碳同位素组成的正漂移与早三叠世生物繁盛及有机质的快速埋藏有关, 而碳同位素组成的负漂移则可能与早三叠世频繁的火山活动、生物绝灭有关.     

塔里木盆地奥陶纪碳酸盐岩碳、锶同位素特征及其对海平面变化的响应

塔里木盆地塔中地区奥陶纪自东而西沉积环境由盆地到斜坡再向碳酸盐台地转变,与广海沟通良好,其碳酸盐岩同位素组成代表当时海洋水体的同位素组成.根据对塔中地区奥陶系碳、锶同位素组成的测定,探讨了其与海平面变化的关系,碳同位素与海平面变化呈正相关.而锶同位素组成与海平面变化呈负相关.这一结论与全球碳、锶同位素变化对海平面变化的响应是一致的,塔里木盆地奥陶纪海平面变化与全球海平面变化的规律也是一致的.     

下扬子区海相三叠系层序地层研究

在详细野外观察、追索和室内多学科手段的交叉和综合地层学研究的基础上,将下扬子区海相下、中三叠统划分出5个三级层序,提出碳酸盐缓坡陆架背景下露头层序地层学研究的一般方法,总结了下扬子区早-中三叠世主体海退背景下的层序发育型式和规律,建立跨越台地边缘不同古地理相带的层序地层和年代地层格架.     

造山带内微陆块地壳的增生与再造过程:以额尔古纳地块为例

系统总结并分析了近年来获得的额尔古纳地块中生代花岗岩的年代学、地球化学和Hf同位素数据,以便从Hf同位素时空变异角度揭示额尔古纳地块陆壳增生及再造过程,为造山带地壳演化提供证据.基于花岗岩锆石U-Pb定年结果,额尔古纳地块中生代花岗质岩浆作用至少可划分五个阶段:早-中三叠世(249~237Ma)、晚三叠世(229~201Ma)、早-中侏罗世(199~171Ma)、晚侏罗世(155~149Ma)和早白垩世(145~125Ma).其中,前三个侵入阶段的花岗岩主要为I型花岗岩,而后两个阶段为A型花岗岩,反映中生代蒙古-鄂霍茨克大洋板块俯冲-碰撞-伸展过程导致额尔古纳地块陆壳由加厚向减薄变化的特征.中生代花岗岩中锆石Hf同位素分析结果表明,额尔古纳地块陆壳增生主要发生于中元古代及新元古代,并且这些中生代花岗岩具有随时代变新εHf(t)值逐渐升高、二阶段模式年龄(TDM2)逐渐下降的变化趋势,揭示额尔古纳地块中生代不同期次花岗质岩浆的产生经历了从古老陆壳物质熔融至新增生陆壳物质熔融的变化过程.此外,锆石Hf同位素组成在空间上还具有随纬度增加εHf(t)值逐渐下降、二阶段模式年龄(TDM2)逐渐升高的变化特征,显示出研究区深部陆壳物质组成中古老陆壳成分由南向北增多的趋势.而在同一纬度范围内,锆石Hf同位素组成也存在差异.这些结果表明额尔古纳地块深部陆壳在横向和垂向上均存在明显的不均一性.综合上述特征,本文提出了额尔古纳地块下部陆壳的结构模型.     

长江中下游中生代沉积盆地的含矿建造

本文讨论了长江中下游地区中生代沉积盆地演化与成矿作用的关系。印支旋回本区在挤压构造环境下，形成坳褶盆地和海退序列的含矿建造；早中三叠世在局限台地－萨布喻环境下形成周冲村组富铁碳酸盐、铅锌、膏（盐）等含矿建造；中三叠世与三角洲前缘亚相有关的沉积环境下形成黄马青组含铜砂岩建造。     

四川锦屏山地区部分地层时代,玄武岩和花岗岩地球化学特征及构…

锦屏地区的地质研究程度较低，部分地层时代争议较大，玄武岩，花岗岩的性质，物质来源和构造环境等尚未深入研究，为了切实评价区域稳定性，基础地质研究十分重要。通过同位素年代学和孢粉分析，改盐塘组时代由中三叠世为早二叠世，皮罗渡桥西黑色砂夺层为晚三叠世，稀土元素，过渡元素，微量元素和岩石化学分析表明，在金－箐断裂东西两侧分布的玄武岩为上地幔来源，不同于陆海环境的大陆裂谷喷发产物，花岗岩的分异和重熔程度不同     

早二叠世-中三叠世四川盆地热演化及其动力学机制

四川盆地位于扬子板块西缘,是我国重要的含油气盆地之一.早二叠世-中三叠世是盆地发育及热演化的重要时期,其间经历了区域岩石圈拉张和峨眉山玄武岩活动两个重要构造热事件.本文采用地球动力学模型,分别模拟研究了区域岩石圈拉张和峨眉山玄武岩对盆地热演化的影响.研究结果表明,该时期岩石圈在拉张作用下温度场基本上处于增温状态,盆地基底热流也随时间整体呈增加趋势.但由于拉张系数较小,岩石圈的减薄量有限,受到的热扰动也不大.岩石圈拉张造成盆地基底热流升高约20%,最大基底古热流出现在早三叠世,约60～62mWm-2.地幔柱模型显示,地幔柱活动对岩石圈热状态具有很大的影响,其影响主要集中在地幔柱头上方（内带）,而四川盆地所处的外带及以外地区受到的影响很小.部分喷发到盆地地表的岩浆对盆地烃源岩热演化会有剧烈的影响,但影响时间和范围均有限.因此,早二叠世-中三叠世四川盆地热演化主要受区域岩石圈拉张控制,并在川西南局部地区又叠加了峨眉山玄武岩的热效应.     

燕山构造带三叠系地层分析

早期对燕山构造带三叠系不同岩性组时代的确定主要根据植物化石和区域岩性对比,认为刘家沟组与和尚沟组为下三叠统,二马营组为中三叠统.通过对承德下板城盆地和平泉营子盆地三叠系砂岩碎屑锆石年龄分析,本次研究揭示刘家沟组、和尚沟组和二马营组皆为上三叠统.砂岩碎屑锆石年龄还揭示,早期认为属于中-上二叠统石盒子组的上段和上覆孙家沟组实属早三叠世末-中三叠世沉积.本文将石盒子组上段与孙家沟组合并,新命名为营子组;同时用丁家沟组、下板城组和胡杖子组分别替换现在使用的刘家沟组、和尚沟组和二马营组.野外地层和岩相分析证明,石盒子组上部安山岩层的顶面是一个沉积间断面,标记了中二叠统与下-中三叠统之间为平行不整合接触.营子组曲流河沉积指示在早三叠世末-中三叠世构造活动处于相对平静期,而上三叠统丁家沟组和胡杖子组砂质/砾质辫状河、冲积扇、扇三角洲、深湖沉积与火山岩组合代表强烈伸展断陷活动.新的三叠系地层划分、时代限定和沉积过程恢复对深入了解早中生代燕山构造带演化具有重要意义.     

中亚造山带东南缘二叠纪-三叠纪花岗质岩浆演化对增生-碰撞过程的制约

全球许多造山带都不同程度地经历了增生和碰撞造山阶段,作为全球最大的显生宙增生型造山带,中亚造山带是如何从俯冲增生演化到碰撞拼合是一个值得探究的问题.文章报道了位于中亚造山带东南缘内蒙古中部地区二叠纪-三叠纪花岗岩新的锆石U-Pb年龄(266～235Ma)、地球化学和同位素数据,并系统梳理了区域内已有资料,从岩浆性质随时间演化的角度,厘定出该地区从早二叠世俯冲到晚二叠世(软)碰撞的构造-岩浆演化特征.从早二叠世到晚二叠世,花岗岩类全岩ε_(Nd)(t)值和锆石ε_(Hf)(t)值逐渐从正值演化到出现负值(ε_(Nd)(t)值:2.4～-19.5;ε_(Hf)(t)值:11.6～-33.7),表明从增生演化到碰撞阶段,岩浆源区的古老陆壳组分逐渐增多.结合区域资料,进一步确认了中亚造山带演化到晚期发生(软)碰撞的岩浆标志为仅沿索伦-西拉木伦缝合带零星线性展布的增厚下地壳来源的中-晚二叠世至中三叠世高Sr/Y花岗岩类.同时,沿索伦-西拉木伦缝合带自西向东,增生-碰撞转换时期的花岗质岩浆活动的峰期年龄分别为约264和251Ma,也反映了古亚洲洋自西向东"剪刀"状闭合的过程.综合前人研究,将中亚造山带东南缘二叠纪至三叠纪从增生到碰撞的岩浆-构造演化过程总结为三个阶段.(1)早二叠世(约285Ma前):古亚洲洋双向俯冲,新生弧岩浆作用发育阶段;(2)中二叠世到中三叠世(约285～235Ma):俯冲增生到碰撞拼合的构造-岩浆转换阶段,由于造山带挤压汇聚导致板片断离而引发岩浆物源从年轻地壳向古老地壳转变;(3)晚三叠世(约235Ma后),后造山伸展相关的A型花岗岩和碱性岩浆作用发育阶段.     

中新生代两类极热事件的环境变化、生态效应与驱动机制

对地质历史时期发生的极热事件进行深入分析可为认识和应对现今全球气候变暖提供借鉴与依据.根据碳同位素偏移特征,可以将中新生代五次典型的极热事件划分为碳同位素负偏移类和碳同位素正偏移类两类.第一类极热事件以碳同位素总体负偏移为特征,以二叠纪-三叠纪界线事件(PTB,～252Ma)、早侏罗世Toarcian早期大洋缺氧事件(TOAE,～183Ma)、古新世-始新世界线极热事件(PETM,～56Ma)为代表.第二类极热事件以碳同位素总体正偏移为特征,以白垩纪Aptian早期大洋缺氧事件(OAE1a,～120Ma)、白垩纪Cenomanian末期大洋缺氧事件(OAE2,～94Ma)为代表.碳同位素负偏移定义的极热事件造成温度、沉积作用、生物多样性等发生明显的变化,陆地环境出现野火频发、极端干旱、酸雨、臭氧层被破坏、金属中毒(如汞)和陆地水系变化等,海洋环境出现碳酸盐台地消亡、大洋酸化、大洋缺氧等现象,全球陆地和海洋生物尤其是浅海生物发生不同程度的绝灭.碳同位素正偏移定义的极热事件造成海水快速增温和大洋广泛缺氧,有机质大规模埋藏,出现黑色页岩沉积,远洋生物受到明显的影响(如出现钙质超微危机),而浅海和陆地生物受到影响不大.文章提出,碳同位素负偏移类极热事件可能为大陆环境下大火成岩省喷发触发,导致轻碳大规模释放到大气-海洋系统使得全球快速增温,从而引起一系列环境和生态响应.而碳同位素正偏移类极热事件为深海环境下大火成岩省喷发触发,把热量和营养物质直接释放到深海系统,由于海水缓冲作用导致海洋系统增温明显,而浅海和陆地系统影响相对较小.研究结果丰富了对地质历史时期极热事件的研究,不仅对于理解极热事件、大火成岩省、海洋-陆地环境变化、生物绝灭等具有重要的意义,而且为判别极热事件的类型并推断其驱动机制提供了一个新手段.     

大洋钻探（ODP）与测井地质研究

ＯＤＰ是ＤＳＤＰ的继续，它验证了岩石层板块构造理论，揭示出晚中生代以来的全球气候变化过过程，还带动了一批新学科，如层序地层学，锶同位素地层学的出现，使地质学从零星的描述发展到地球系统研究阶段。同时，使测井技术层次由油气，煤炭测井上升到测井地质的成因研究。     

安徽巢湖平顶山西坡剖面早三叠世Smithian-Spathian界线地层研究

安徽巢湖平顶山西坡剖面近年来得以较全面的研究,成为早三叠世多重地层划分和对比的经典地质序列之一,也是进行奥伦尼克阶内部Smithian和Spathian亚阶界线定义的重要剖面.在前人研究的基础上,对该剖面Smithian-Spathian(S-S)界线附近地层中的牙形石生物地层学和碳同位素地层学进行再研究,更精确地标定...     

金沙江缝合带构造地层划分及时代厘定

通过对金沙江缝合带所出露变质混杂岩体岩石组合、构造环境、地球化学特征、所含化石及同位素地质年代学的综合研究 ,重新厘定为额阿钦杂岩 ,金沙江蛇绿混杂岩 ,戛金雪山“群”和中心绒“群” ,前者属非正常岩石地层单位 ,后三者系构造地层单位 .首次指出额阿钦杂岩为该区早中元古代残留基底或微陆块 ,其原岩的时代应早于 ( 16 2 7± 192 )Ma ;首次测出金沙江蛇绿岩中斜长花岗岩的锆石U Pb年龄分别为 ( 2 94± 3)和 ( 34 0± 3)Ma ,指出金沙江和哀牢山蛇绿岩的形成时代大致相当 ,自晚泥盆世至石炭纪 .根据戛金雪山“群”和中心绒“群”玄武岩夹层U Pb年龄测定 ,其时代分别为石炭纪 二叠纪和早中三叠世 .进一步说明金沙缝合带在大地构造上应归属于古特提斯洋东缘弧后盆地 ,该盆地始于泥盆纪晚期 ,形成于石炭至二叠纪 ,二叠 三叠纪之交至中三叠世的碰撞事件 ,导致该盆地闭合和缝合线的形成     

中国东北饶河杂岩中的侏罗纪玄武质凝灰岩及枕状玄武岩:对古太平洋水下火山活动的启示

保存在陆地上的水下火山爆炸式喷发的地质记录非常少见,为揭示这一现象并探讨其全球意义,本文对中国东北饶河杂岩中的玄武质凝灰岩及枕状玄武岩进行了岩石学、地球化学以及年代学研究.玄武质凝灰岩由分选良好的晶屑(主要为单斜辉石)、玻屑和少量岩屑组成,具有较高的Mg O含量(15.7~15.9%),没有Eu的异常(Eu/Eu*=99~102).凝灰岩的锆石SHRIMP定年结果为(172±1)Ma,与前人报道的枕状玄武岩年龄接近.枕状玄武岩具有演化的Mg O含量以及弱的Eu负异常(Eu/Eu*=90~99).依据不活动微量元素判别,凝灰岩和玄武岩均属于碱性玄武岩,具洋岛型玄武岩配分特征以及一致的Nd同位素特征ε_(Nd)(t)=4.4~6.2,可能源自同一地幔源区.玄武岩的Sr同位素与Nd同位素耦合,而凝灰岩的~(87)Sr/~(86)Sr比值显著偏高并与同期海水相近,暗示地幔物质与海水之间的元素交换更可能发生于火山爆炸式喷发而非溢流式喷发.进一步计算表明,水下火山爆炸式喷发引起的高效率海水-地幔物质之间的Sr同位素交换可能是历史上全球海水Sr同位素比值快速下降的原因之一.     

中新世"碳位移,,事件在南海的记录

南海北部ODP1148A孔(18°50.17′N,116°33.93′E,水深3308.3m)中新世24～5Ma底栖有孔Cibicidoides wuellerstorfi和C.kullenbergi及18～5Ma浮游有孔虫Globigerinoides sacculifer两者的δ13C曲线总体上同步波动,呈现由早-中期重值向晚期轻值的演化趋势;记录了早-中期23.1～22.2和17.3～13.6Ma两次显著的正位移和晚期10.2～9.4和6.9～6.2Ma的两次负位移,这些位移都具全球意义,为南海与全球进行同位素地层学对比提供了基础,更是研究全球碳储库及其相关的气候变化的重要资料.     

中国古生代腕足和珊瑚的硼同位素特征

报道了我国云贵高原,古生代腕足和珊瑚的硼同位素组成,可用来重建古海洋pH及硼同位素组成.所有腕足和珊瑚样品均利用阴极发光、微量元素B,Fe,Mn,Sr及扫描电镜等方法和手段进行了严格的筛选,以避免样品发生成岩蚀变及后沉积重结晶等地质作用.志留纪、泥盆纪、石炭纪和三叠纪腕足样品的硼同位素组成分别为：8.9‰~14.0‰,8.8‰~13.8‰,10.3‰~16.3‰和6.7‰~12.4‰.志留纪、泥盆纪和二叠纪珊瑚样品的硼同位素组成分别为9.1‰~12.2‰,6.1‰~13.8‰和9.2‰~16.1‰.古生代珊瑚和腕足的硼同位素组成和现代生物碳酸盐相比,都明显偏低,这意味着古生代海水的硼同位素组成比现代海水的硼同位素组成偏低至少达10‰.这和先前文献报道的古生代硼同位素组成相一致.另外,古生代珊瑚和腕足和现代生物碳酸盐相比,其硼同位素组成具有相似的下降趋势,但古生代珊瑚和腕足的硼同位素组成不完全相同.也许这种古生代较低的硼同位素组成和当时大量的径流输入的陆源性硼有关.