扬子地块东南古生代上升流沉积相及其与烃源岩的关系

长江中下游苏、皖、赣、鄂一带属古生代扬子地块被动大陆边缘的东南缘,通过该区64条古生界剖面的实测、分析和对比,得出该区古生界寒武、奥陶、志留、石炭和二叠系等地层中的黑色碳质页岩、硅质页岩、硅质条带和结核以及磷矿层和磷结核等沉积是古特提斯海中上升流作用形成的。上升流水体中富营养盐和SiO2,在古生代低纬度的扬子地块东南缘生物大量繁殖,引发缺氧事件,形成上述硅质和磷质沉积以及有机质丰富的烃源岩、石煤和磷矿层等,由于上升流水体富营养盐和SiO2,生物化石属种丰富,个体大,多营底栖或固着浅海底生活,硅质生物放射虫等丰富。区内烃源岩有机质与上升流的强度呈正相关关系,可见它们之间存在着成因联系。上古生界油气发现于苏北及南黄海,因而,这一区域是与上升流沉积有关的、最有利的油气勘探目标区。     

南黄海地区二叠系孤峰组硅质烃源岩的地球化学特征及上升流成因

前人对南黄海地区中二叠统孤峰组层状硅质岩的生烃潜力和成因研究较少,本文利用下扬子-南黄海地区的5口钻井资料,对二叠系孤峰组硅质烃源岩进行了详细的矿物学和地球化学研究,并通过与现代秘鲁上升流区的沉积物进行元素含量对比,分析了南黄海地区孤峰组硅质烃源岩的生烃潜力和成因机制。结果显示,下扬子-南黄海地区孤峰组具有硅质岩和硅质泥岩不等厚互层的特征,是一套呈SWW-NEE向展布的过成熟偏腐殖型优质烃源岩。在地球化学特征方面,南黄海地区孤峰组硅质烃源岩和秘鲁上升洋流沉积物均表现出还原性敏感元素和生产力敏感元素相对富集,K、 Ti、 Mn相对亏损,具有Co×Mn<0.4、Cd/Mo>0.1的特征,显示为大陆边缘的上升流成因。研究显示,南黄海地区孤峰组硅质烃源岩的有机质富集主要受高生产力控制,形成于中等滞留的缺氧-硫化环境。与硅质泥岩相比,孤峰组硅质岩的陆源碎屑输入和Co×Mn值较低,Zr/Rb值较高,这意味着硅质岩沉积时期的上升流活动强度大于硅质泥岩。此外,部分探井中的孤峰组硅质泥岩相对于硅质岩具有较高的化学蚀变指数,说明古气候变暖是造成上升流活动减弱和硅质沉积含量减少的主要原因。     

下扬子地块宣城地区荷塘组富有机质页岩古环境恢复——以宣页1井为例

元素地球化学特征可以有效地反映沉积物沉积背景与沉积环境。以宣城地区宣页1井（下称XY1井）下寒武统荷塘组富有机质页岩为例，利用元素地球化学指标，对下扬子地块宣城地区荷塘组富有机质页岩的构造背景与沉积环境进行了分析。结果显示，荷塘组富有机质页岩属于温暖潮湿气候背景下的稳定大陆边缘沉积，为缺氧-贫氧的海相环境，水体具有较高生产力。综合古环境参数恢复结果认为，荷塘组富有机质页岩为深水滞留沉积的产物，水体深度先加深后变浅。     

南海南部表层沉积物中生物硅的分布及其环境意义

对南海南部25个表层沉积样进行了生物硅的测定分析，试图揭示南海南部表层沉积生物硅的分布及其对现代海洋环境的指示意义，以便为古海洋学研究提供进一步的科学依据。研究发现，表层沉积物中生物硅含量与其所处水深呈显著正相关关系，相关系数达到0．782。陆架浅水区表层沉积物中生物硅含量非常低，不能反映表层水体中硅质生物生产力情况，这可能与沉积类型和陆源物质输入影响有关。深水区表层沉积物中生物硅的含量分布表明，其不仅能反映出表层水体中硅质生物的古生产力水平，而且还能指示上升流的强弱，从而进一步证实了利用沉积物中生物硅含量来追踪上升流发育和变化的有效性与可信度。研究结果还显示，在研究区域中北部表层沉积生物硅中放射虫和海绵骨针较硅藻占有更大的比重，这可能是由于硅藻易被溶解并易被其他生物体摄食的缘故。在有上升流发育的海域，放射虫、硅藻和海绵骨针基本上均表现出较高的丰度，这与高的生物硅含量相一致。     

下刚果盆地M区块Madingo组烃源岩的岩相特征与有机质富集机制

以下刚果盆地M区块Madingo组烃源岩为研究对象,通过X-射线衍射、薄片鉴定、背散射、能谱分析、主量元素及有机地化测试等技术手段,分析了烃源岩的矿物组成、古生物与岩相特征,并讨论了烃源岩有机质富集机制。结果表明:Madingo组烃源岩矿物组成以黏土矿物和硅质矿物为主,方解石和长石次之,含有少量的白云石和黄铁矿;有孔虫、放射虫等微古生物发育;根据矿物组成、古生物特征和磷酸盐含量,并结合显微岩石构造,共识别出富有孔虫细粒岩、富放射虫细粒岩、磷质细粒岩、黏土质细粒岩、长英质细粒岩和灰质细粒岩6种岩相类型。研究区Madingo组烃源岩的发育受海平面升降、上升流、古地理和古气候的控制:Madingo组共识别出3期海侵/海退旋回,海平面升降通过控制水体深度、氧化还原条件和沉积物类型,进而控制岩相和烃源岩的发育;富放射虫细粒岩、磷质细粒岩和富有孔虫细粒岩有机质含量较高,推测为两期不同规模的上升流沉积;Madingo组沉积时期,研究区发育与盐底辟活动相关的陆架内部洼陷,相对封闭的水体环境有利于有机质的保存;古气候经历了干旱气候、相对湿润气候和湿润气候3个阶段,通过控制海洋中陆源有机质输入在一定程度上影响烃源岩有机质丰度和有机质类型。     

南黄海海域与下扬子地区海相中-古生界地层对比及烃源岩评价

南黄海海域广泛分布了海相中-古生界,区域地质研究表明,南黄海海域不仅是下扬子向海的延伸,而且是下扬子的主体.扬子地区的沉积盖层发育十分良好,海相中-古生界大致可分为两大套:震旦系-志留系与泥盆系-中三叠统.通过南黄海海域与下扬子地区海相中-古生界地层的对比研究,认为南黄海海域发育了与陆地相同的海相中-古生界,其中下古生界主要烃源岩有上震旦统陡山沱组、下寒武统幕俯山组、上奥陶统五峰组、下志留统龙马溪和高家边组;上古生界-三叠系主要烃源岩为下三叠统青龙组、上二叠统大隆组和龙潭组、下二叠系栖霞组,其中上震旦统泥质岩、下寒武统泥质岩、下志留统泥质岩和二叠系碳酸盐岩是4套主要的烃源岩.     

南海南部表层沉积物中生物硅的分布及其环境意义

对南海南部25个表层沉积样进行了生物硅的测定分析,试图揭示南海南部表层沉积生物硅的分布及其对现代海洋环境的指示意义,以便为古海洋学研究提供进一步的科学依据。研究发现,表层沉积物中生物硅含量与其所处水深呈显著正相关关系,相关系数达到0.782。陆架浅水区表层沉积物中生物硅含量非常低,不能反映表层水体中硅质生物生产力情况,这可能与沉积类型和陆源物质输入影响有关。深水区表层沉积物中生物硅的含量分布表明,其不仅能反映表层水体中硅质生物的古生产力水平,而且还能指示上升流的强弱,从而进一步证实了利用沉积物中生物硅含量来追踪上升流发育和变化的有效性与可信度。研究结果还显示,在研究区域中北部表层沉积生物硅中放射虫和海绵骨针较硅藻占有更大的比重,这可能是由于硅藻易被溶解并易被其他生物体摄食的缘故。在有上升流发育的海域,放射虫、硅藻和海绵骨针基本上表现出较高的丰度,这与高的生物硅含量相一致。     

珠江河口水域溶解氧与硝酸盐、Chla及硝酸盐与磷酸盐的关系

海水中氮、磷等营养盐是浮游植物生存的物质基础,浮游植物的繁殖生长消耗水体中的营养盐,而浮游生物的消亡、有机质的分解使其获得再生。在这个生物地球化学循环过程中,水体中的氧也发生了变化,它与营养元素有非常密切的关系。     

华北地块中-上元古界上升流沉积相及其与油气的关系

华北地块上的中－上元古界是我国最古老的沉积岩系，分3系、12个组，通过岩性、沉积相和古生物等分析，发现其中有丰富的上升流沉积相，并可分为3个亚相：富镁碳酸盐岩夹燧石薄层亚相、黑色页岩亚相和叠层石亚相等。上升流引发缺氧事件，形成中－上元古界中重要的烃源岩。研究表明，上升流沉积相与地层中有机质含量呈正相关关系，因而根据地层中上升流沉积相的发育程度，可对本区中－上元古界中的油气作出评价，上升流的发现开拓了本区油气资源研究的新方向。     

乳山湾外邻近海域氮和磷的分布与收支过程研究

基于2009年6–9月，2014年5月，2014年7–8月在乳山湾外邻近海域的综合调查资料，分析了该开放海域水体与沉积物中氮、磷营养盐的组成和分布，并在潮汐潮流数值模式计算水通量的基础上分析了近岸开放区域无机氮(DIN)和无机磷(DIP)的循环与收支的主要过程，量化了潮汐潮流、初级生产的消耗与转化、底界面过程与内部循环等过程对氮和磷营养盐循环与收支的影响。结果表明，夏季乳山湾外邻近海域水体DIN和DIP的浓度与分布受陆源输入和潮汐潮流的共同影响，高值均出现在湾口区域；沉积物-水界面存在DIN和DIP从沉积物向上覆水释放的现象，使得底层水体的氮、磷营养盐浓度高于表层水体。氮的收支表明，研究海域水体内部循环过程是初级生产所需DIN的主要来源，占初级生产总消耗量的86%，其次是水交换作用(11%)，底界面扩散对初级生产的贡献相对较小(3%)；水体DIN的移出主要是通过埋藏、向外海的输送和水体反硝化作用，其比例分别为80%、16%和4%。磷的收支显示，研究海域水体内部循环过程贡献了初级生产所需DIP的91%，其次是水交换作用(9%)，底界面扩散对初级生产的贡献小于1%；水体DIP支出主要是通过沉积埋藏和向外海的输送，其比例分别为67%和33%。研究结果表明内部循环过程是近海水体氮和磷获得补充的主要途径，不过外部来源的氮、磷营养盐结构与系统内部具有显著的差异，且系统内磷的埋藏效率要高于氮，其必将对乳山湾外邻近海域营养盐结构和初级生产产生长远的影响。     

Formation and distribution of manganese nodule deposit in the northwestern margin of Clarion-Clipperton fracture zones,northeast equatorial Pacific

In the northwestern margin of the Clarion and Clipperton fracture zones, manganese nodules are latitudinally variable in character, resulting from the progressive (re)generation of nodules since the Oligocene as the Pacific Plate migrates northwestward beneath the equatorial production zone. Complemented by the surface water productivity, bottom current activities have concentrated nodules in the Oligocene to Miocene siliceous clay. Resedimentation processes on nodules form three types of nodules with concentric structures and 10 Å-manganaterich bottoms, by periodically causing the diagenetic growth of nodules within the topmost sediment layer.     

南极普里兹湾及其邻近海域的水文结构特征和底层水的来源

利用中国第九次南大洋考察中南极普里兹湾及其邻近海域的CTD资料,分析研究了调查海域的水文结构特征及其该区南极底层水(AABW)的来源.研究结果表明,在研究海域,深水洋区近表层流由西向东流,而在普里兹湾内存在一个气旋型涡.水文结构中最明显的海洋学特征是:(1)绕极深层水(CDW)的涌升现象明显,涌升最强的位置是麦克罗伯逊地以北海域,最明显的深度是50～200m层,暖水涌升将冬季冷水分隔成南北两部分,并在其中形成孤立的暖水块;(2)陆缘水边界明显,这是绕极深层水与南极冷水之间形成的锋面,一般处在次表层水中,大致位于64°～66°S之间;(3)存在着双跃层结构.观测期间,普里兹湾以北探水海域存在着南极底层水,其来源可能有二:一为当地形成,二为源于威德尔海和罗斯海.     

南海东部海域表层沉积物类型的研究

南海东部海域表层沉积物可被分为11种类型:含岩块砾石黏土质粉砂、贝壳珊瑚砂、黏土质粉砂、钙质黏土、钙质软泥、有孔虫砂、深海黏土、含铁锰微粒粉砂质黏土、硅质黏土、含火山灰硅质黏土、含火山灰粉砂质黏土.这些类型按物源和成因可被分为陆源碎屑、钙质碎屑和硅质碎屑、火山碎屑3大类型,其中陆源碎屑分布面积约占50%,钙质碎屑占20%,硅质碎屑和火山碎屑各占15%.在物质来源、海底地形、火山作用、生物作用、水动力条件等因素影响和控制下,由于沉积环境的差异,故区内褐色类沉积物最多(60.68%),灰色类沉积物次之(38.20%),黄色类沉积物最少(1.12%).台湾省以南到17°N以北海区沉积物以陆源沉积物分布为主;巴士海峡以西海区沉积物较粗,常含砂岩块和砾石;东沙群岛以东海区钙质生物碎屑沉积丰富;中、西部海区以含铁锰微粒沉积物为主;中、南部海区水深大,主要分布硅质沉积物;南部海区、礼乐滩北缘沉积物受礼乐滩珊瑚碎屑影响大,沉积物类型为钙质软泥.     

长江三角洲第一硬土层中微结核的矿物化学特征及其成因

长江三角洲第一硬土层是古土壤层,是长江河漫滩型沉积物,其形成经历多次沉积和成土过程.硬土层中的铁锰结核以菱铁矿、菱锰矿和褐铁矿为主,通过铁锰元素离子和矿物Eh-pH稳定关系分析,最有利于菱锰矿和菱铁矿结核生成的条件是:Eh＜0且pH＞8.成土期处于末次冰期低海面、气候寒冷干燥期,土壤的化学过程是以氧化作用为主,是褐铁矿等氧化性矿物形成时期;冰后期海相层的沉积覆盖使土壤层进入成岩阶段,土壤层的化学过程以还原作用为主,成岩过程是铁锰碳酸盐结核的主要生成期.     

Accumulation of uranium in sediments and phosphorites on the South West African shelf

Organic-rich sediments and coexisting phosphorites from the continental shelf off South West Africa have been analysed for uranium and thiorum by alpha-spectrometry. The uranium concentrations in the sediments range from 10 to 55 ppm, with an isotopic composition close to that of sea-water, indicating that uranium is passing into the sediments at the present time. The phosphorites occur in the sediments as thin unconsolidated laminae and as lithified nodules and pellets, with uranium contents ranging from 79 to 158 ppm. Based on the uranium isotopic composition, only the unconsolidated phosphorite laminae are recent, while the lithified nodules and pellets, with ²³⁴U/²³⁸U and ²³⁰Th/²³⁴U ratios close to radio-active equilibrium, appear to be inherited from a previous period of phosphorite deposition. Deposition of uranium appears to take place predominantly by incorporation into carbonate fluorapatite growing authigenically within the sediment. Uranium accumulation rates, computed from ¹⁴C-dated sections of the sediment cores, and using only uranium values with modern isotopic composition, range from 232 to 765 μg/cm² per 1,000 years. These results stress the importance of organic-rich sediments containing authigenic phosphorite beneath areas of high organic productivity as a major sink for uranium in the ocean.     

南海西北陆缘新型多金属结核的发现及意义

近年南海西北陆缘西沙东北海域发现大型多金属结核,尽管其外观与大洋结核别无二致,具有个体大、外部形态规整、层状结构清晰的特点,但其地球化学组成与大洋多金属结核存在明显差别:TMn/TFe的比值小,仅为0.73,富Fe、Si、Al、稀土元素而贫Mn、Cu、Co、Ni。Be同位素质谱法测年和钙质超微生物地层学方法研究表明,结核生长速度达7.41～15.38 mm/Ma,远大于大洋多金属结核的平均生长速率和以前发现于南海北部的多金属结核。依据其综合特征,初步认定其为边缘海区域赋存的一种新型多金属结核。该类型结核所蕴含丰富的边缘海区域古海洋、古气候、古环境信息,有助于探讨新生代末期青藏高原隆升、东亚季风加强、北半球冰期发生等重大地质事件所引起的区域沉积响应。     

Phosphorite from the Continental Margin off Madras, Bay of Bengal

A recent survey reveals that phosphorites occur over an area of 800 km2 between 100 and 500 m depths on the outer continental shelf and upper slope ESE off Madras. Appreciable subsurface continuity of phosphorites is not indicated. They mostly occur over two terraces recorded between the 100 and 200, and 350 and 400m isobaths. Sampled phosphorites may be classified under four types: (1) dense conglomeratic phosphorites in the size range 2 5 cm, (2) dark gray phosphatic nodules in the size range 1 3 cm, (3) creamy white calcareous algal nodules with phosphatic laminations in the size range 0.5 3 cm, and (4) recent gastropod shells with phosphatic studs. Conglomeratic phosphorites confined mostly to the upper terrace were recov ered along with calcareous pelecypod and gastropod fossils belonging to Cretaceous to Oligocene age. Gray phosphatic nodules occur over upper as well as lower terraces. The algal nodules are mostly confined to the upper terrace and are less abundant. Acoustic profiles (3.5 kHz) and the recovery of fossils indicate that the upper terrace is a karstic surface of a carbonate platform, probably of Cretaceous to Oligocene age. Petrographic study of the conglomeratic phosphorite shows skeletal matter set in phosphatic matrix and what appears to be the phosphatized limestone. Selective phosphatization of foraminiferal tests is common. Dark gray phosphatic nodules show brownish-gray laminations containing phosphatized skeletal fragments set in phosphatic matrix. Creamy white calcareous algal nodules exhibit alternate gray phosphatic and white calcitic laminations. All the phosphorite types are composed of carbonate fluorapatite and calcite as major minerals, followed by quartz and aragonite. Phosphorous pentoxide content of conglomeratic type varies from 15% to 20%, dark gray nodules from 16% to 19.98%, and calcareous algal nodules from 8.10% to 17.54%. The significant enrichment of Mo and Pb in phosphorites is attributed to their fixation in organic matter under reduced condition. SEM studies indicate a microbial origin for the gray phosphatic and algal nodules. Studies suggest four episodes of phosphatization with intervening reworking and redoposition, probably commencing from the Eocene period. Phosphatization during the late Pleistocene and early Holocene period also can be ruled out.     

二次生烃机理在中下扬子高演化烃源岩评价中的应用

在野外地质观察、油气地球化学和样品分析的基础上,通过总结二次生烃特征和生烃机理,将其应用到中下扬子区海相高演化烃源岩生烃潜力的评价。模拟实验结果表明,二次生烃具有明显的迟缓现象,也仍具有相对的生烃高峰,二次生烃量与一次生烃量的总和小于连续热演化的生烃量,这些特征都与一次生烃的演化程度密切相关,初始演化程度成为评价高演化烃源岩二次生烃潜力的关键因素。中下扬子区中—古生界发育的6套烃源岩中,下二叠统、下志留统和下寒武统烃源岩具有较强的生烃能力,是主要的烃源层。下古生界烃源岩进入生烃时间较早,在强烈的构造运动背景下,生成的油气难以保存;上古生界烃源岩热演化程度相对较低,燕山—喜山期的再次沉降地区成为二次生烃的供源区。因此,下古生界台地相区和上古生界烃源岩具有一定的二次生烃潜力。