四川盆地中南部地区洗象池群沉积旋回的碳氧同位素特征及地质意义

摘要：四川盆地中南部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩的碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成,根据该地区采集的88个碳、氧同位素数据,研究、讨论了中上寒武统碳酸盐岩不同尺度沉积旋回中的碳氧同位素组成、演化及地质意义。研究表明,四川盆地寒武系洗象池群由下至上的地层序列中,碳、氧同位素具有明显的旋回性演化特征：其δ13C值变化于－56‰～3247‰之间,均值为-0979‰,绝大多数的样品都在-2‰～2‰的区间震荡,δ18O值分布于-111‰～-52‰之间,均值为-6934‰,主要集中在－9‰～-6‰的范围内波动。通过对不同尺度沉积旋回碳、氧同位素数据分析研究,认为在体系域尺度沉积旋回中控制碳氧同位素组成特征的主因是海平面变化,在米级旋回中主要受高频海平面变化、古气候、古构造等多方面叠加的影响;通过对碳、氧同位素数据分析研究,首次明确了该地区芙蓉统的底界,为地层的划分对比提供了有力证据;洗象池群早期和中期经历了短暂而快速的海侵后进入缓慢的海退,在晚期缓慢海侵后的快速海退,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。     

湖北宜昌埃迪卡拉系陡山沱组下部无机碳同位素再研究：探寻碳酸盐岩碳同位素组成的原始海水信号

湖北宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组记录了多次显著的无机碳同位素(δ13Ccarb)波动事件,它们可以在华南乃至全球范围内进行广泛对比。然而,在一些特定剖面中,陡山沱组底部盖帽碳酸盐岩记录了δ13Ccarb极负值(＜30‰,VPDB),以及上覆陡山沱组二段底部地层中δ13Ccarb在正负值之间频繁波动的现象。一般认为,成岩作用中形成的碳酸盐矿物导致了这些分布不规律的δ13Ccarb波动,并对利用碳酸盐岩全岩无机碳同位素(δ13Cbulk)数据进行古海洋碳同位素组成恢复的可靠性造成了干扰。为了评估成岩作用对δ13Cbulk的影响,本文利用宜昌雾河地区埃迪卡拉系的一口钻井岩芯,对陡山沱组下部地层进行了详细的岩石学观察和碳同位素分析。研究结果表明,陡山沱组下部的碳酸盐岩中存在形成于成岩过程中的方解石矿物,而碳酸盐岩中的白云石组分并未遭受严重的后期成岩作用改造,白云石组分的碳同位素(δ13Cdolo)组成能够更加准确地反映沉积时的海水信息。为获得样品的δ13Cdolo信息,本研究首先将全岩粉末样品与30%磷酸反应2 h,去除其中的方解石组分,然后测试残余样品的碳同位素。实验结果显示,该方法可以有效去除岩石粉末中的方解石组分,最终获得的数据能够准确地反映δ13Cdolo特征。陡山沱组二段下部样品δ13Cdolo为连续稳定的正值,且明显高于δ13C bulk,δ13Cdolo 曲线更加真实地反映了新元古代冰期结束之后海洋碳同位素组成的变化特征。     

珠江口盆地珠江组碳酸盐岩碳同位素组成负偏的成因意义

在岩芯观察、铸体薄片以及阴极发光分析的基础上,测定了珠江口盆地珠江组碳酸盐岩的碳氧同位素组成,获取判别流体性质的地球化学信息,探究其成岩意义。研究结果表明:1珠江组碳酸盐岩全岩样品的δ~(13)C(PDB)值主体分布在0‰±2‰之间,与该时期底栖有孔虫的碳同位素值接近,反映了与早中新世同期海水碳源一致的特征;2珠江口盆地东沙隆起流花地区部分钻井中存在碳同位素明显偏负并且胶结物发育的样品,全岩δ~(13)C(PDB)值可低至-7.2‰,碳氧同位素之间以及碳同位素与岩石中胶结物的含量之间均显示出良好的正相关关系(相关系数在0.6以上),碳同位素偏负伴随着氧同位素变轻,表明碳同位素的偏负是由胶结物造成的;3成岩演化序列分析以及块状亮晶方解石单矿物的碳氧同位素分析进一步证实了是由晚期胶结物造成碳同位素的偏负,埋藏成岩过程中有机酸的作用可能是造成碳同位素偏负的主要原因。     

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩碳、氧同位素特征及其意义

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩的碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成,笔者根据采集的111个碳、氧同位素数据,研究、讨论了盆地东部地区中上寒武统碳酸盐岩碳、氧同位素组成、演化及地质意义。研究表明,δ~(13)C值变化介于-3.36‰~2.65‰之间,均值为-1.027‰,绝大多数的样品都分布在-2‰~2‰的区间,δ~(18)O值分布于-11.1‰~-6.01‰之间,均值为-7.991‰,在-10‰~-6‰的范围内波动。通过对碳、氧同位素数据分析研究,认为四川盆地东部地区洗象池群主要发育在盐度较高、温暖—炎热的近岸海相沉积环境;洗象池群沉积早期和中期经历了短暂而快速的海侵后进入缓慢的海退,在晚期缓慢海侵后的快速海退,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。洗象池群沉积中期显著的碳同位素正向漂移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义。     

川东地区石炭系碳酸盐岩碳、氧、锶同位素特征及其成因分析

利用微量元素和碳、氧同位素特征对样品有效性作出了检验.在证明样品未受明显蚀变的前提下对川东地区石炭系碳酸盐岩碳、氧、锶同位素进行了分析.在层序地层格架中对比不同体系域、不同岩性的碳、氧同位素特征,87Sr/86Sr比值特征,Z值与古温度特征,分析了碳酸盐岩的成岩环境.低位体系域以膏盐湖及萨巴哈环境为主,炎热干旱,陆源淡...     

库车盆地西北缘下第三系碳、氧同位素特征及成岩环境

库车盆地西北缘及柯坪地区下第三系碳酸盐岩稳定同位素分析结果显示氧同位素组成在相对较小的范围内变化，而碳同位素组成变化很大。沉积学研究表明塔拉克组和小库孜拜组海相地层主要为潮坪、萨布哈和渴湖相沉积，在成岩过程中或成岩期后，沉积物不同程度地受到了淡水作用的影响。所分析的样品大部分形成于大气淡水成岩环境，富集１２Ｃ，δ１３Ｃ为正值的样品一般形成于海水成岩环境。稳定同位素分析是研究成岩作用的有效手段之一。     

显生宙以来海水锶同位素组成研究的回顾与进展

显生宙以来海水锶同位素组成演化是地球外部圈层物质循环研究的一个重要领域,在地质历史期间地球表层环境变化研究中的意义不言而喻。显生宙以来海水锶同位素组成研究先后经历了早期阶段、积累阶段和集成阶段。在早期阶段,原始的样品成岩蚀变评估、较低的仪器分析精度导致大部分锶同位素数据不具地层学意义,大多数研究工作仅处于初始探索阶段;在积累阶段,逐渐成熟的样品成岩蚀变评估、较高的仪器分析精度使得这一领域的研究持续进行,尤其是新生代高分辨率海水锶同位素演化曲线的建立和发展催生了一个新的交叉学科分支——锶同位素地层学;在集成阶段,不断积聚的高质量锶同位素数据融合成了多个显生宙以来海水锶同位素数据库,日益成为解决地层学、岩石学、矿床学、水文学以及有关应用等问题的有效工具之一。目前显生宙以来海水锶同位素组成研究仍有诸如样品内部信息保存性差异、样品年龄不确定性、古老样品定年精度不高、寒武纪样品材料与地层疑问、样品中微量铷污染、~(86)Sr和~(88)Sr同位素分馏、实验室之间分析偏差、数据拟合不确定性等方面问题未圆满解决,难以实现锶同位素地层学更具实用性和适用性。试图较系统地总结不同时期显生宙以来海水锶同位素组成演化研究的阶段性和差异性,以期为今后进行更深入的研究提供一些思考角度。     

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩碳、氧同位素特征及其意义*

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩的碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成,笔者根据采集的111个碳、氧同位素数据,研究、讨论了盆地东部地区中上寒武统碳酸盐岩碳、氧同位素组成、演化及地质意义。研究表明,δ¹³C值变化介于-3.36‰~2.65‰之间,均值为-1.027‰,绝大多数的样品都分布在-2‰~2‰的区间,δ¹⁸O值分布于-11.1‰~-6.01‰之间,均值为-7.991‰,在-10‰~-6‰的范围内波动。通过对碳、氧同位素数据分析研究,认为四川盆地东部地区洗象池群主要发育在盐度较高、温暖—炎热的近岸海相沉积环境;洗象池群沉积早期和中期经历了短暂而快速的海侵后进入缓慢的海退,在晚期缓慢海侵后的快速海退,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。洗象池群沉积中期显著的碳同位素正向漂移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义。     

黔北石门坎早志留世石牛栏组碳、氧同位素特征及意义

研究了黔北石门坎下志留统石牛栏组剖面的海相碳酸盐岩的碳、氧同位素组成特征,分析测试,结果显示:δ13 CVPDB值介于1.67‰～4.35‰之间,平均值为3.67‰;δ18 OVPDB值介于-11.16‰～-8.69‰之间,平均值为-10.09‰。研究表明,样品经历了一定成岩蚀变作用,δ18 O受到较大的淡水影响或后期受到淡水淋滤作用,已经被完全改造,而δ13 C基本保存了海水的原始同位素信息,能够反映碳酸盐岩的沉积环境;Z值变化表示形成于盐度较高的海相沉积环境,同时能反映碳、氧同位素组成;石门坎下志留统石牛栏组属于陆棚沉积体系,总体由若干个次级旋回组成,相对海平面变化反映为升—降—升的特征,δ13 C值与海平面变化存在正相关关系,同时碳同位素记录的海平面变化具全球性;生物群经历了由初级生产率变化而产生的繁殖与衰落的交替循环直至绝灭的演化过程。     

运用碳稳定同位素进行底栖生物组合环境古盐度的比较研究

从葡萄牙卢西塔尼亚盆地侏罗纪生物底栖组合的化石中选取了５４件样品用作碳稳定同位素成分测试，分析其古盐度。按这种方法所恢复的古盐度数据和按底栖组合分析所得到的古盐度能够较好地吻合，由此可作下列结论：（１）尽管化石壳体的原始稳定同位素值可能会受到成岩作用、生物效应、温度差异等因素的影响，但碳稳定同位素值与氧同位素值相比，其重结晶作用产生的成岩影响很小，生物效应却是非常明显地表现于双壳类壳顶区和壳缘的碳同位素值的差异。（２）碳同位素的古盐度表明，葡萄牙卢酉塔尼亚盆地在侏罗纪时曾是一半咸水海湾，其水体含盐度低于２４‰。，所以生物组合中以机会种和半咸水地方性种占优势。（３）机会种分布于中盐至高半咸水的盐区域，而大部分地方性半咸水种局限于中盐度域．（４）卢西塔尼亚盆地晚侏罗世的牡蛎类生存于真盐和高半成水域，定量的盐度研究可能提供牡蛎类自中生代以来对盐度的适应演化。（５）卢西塔尼亚盆地晚侏罗世双壳类虽然属于半咸水属种，但仍然具有厚壳体大的特征。     

藏南岗巴地区上白垩统海相碳酸盐岩碳稳定同位素研究

本文对藏南岗巴地区上白垩统海相碳酸盐岩的碳稳定同位素组成特征及变化趋势进行了研究，对比分析了藏南其它地区及欧洲同时代地层，认为岗巴地层的碳稳定同位素的记录很好地响应了白垩纪期间全球性的缺氧事件。通过对岗巴地区岩石地层学及区域环境的分析说明，全球性的海平面升降及板块运动造成了大洋溶解氧含量的波动是碳稳定同位素δ^13C值偏移的根本原因。     

辽河盆地西部凹陷沙河街组砂岩碳酸盐胶结物特征

碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究是分析成岩过程中流体-岩石相互作用的重要技术方法.综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法，对辽河盆地西部凹陷沙河街组砂岩中碳酸盐胶结物的化学组成和碳酸盐胶结物及成岩流体同位素组成特征进行系统分析.研究表明，研究区碳酸盐岩主要为方解石和白云石，胶结物主要类型为嵌晶式胶结、孔隙式胶结、斑块状胶结和星点状胶结.碳、氧稳定同位素组成能有效地反映成岩-成矿流体及其他物质的来源，碳酸盐胶结物与现今浅层地下水氧同位素组成差异巨大而与变质水同位素组成具有相似性，反映了盆地演化过程中活动热流体对成岩作用的影响.包裹体的氢、氧同位素组成可表征成矿溶液的演化特征，砂岩碳酸盐胶结物包裹体更富集氢的轻同位素和氧的重同位素，表明发生了明显的“氧-18漂移”.碳酸盐胶结的成矿溶液表现出“受热雨水”的同位素组成特征，反映了深源活动热流体对成岩作用的影响.      

徐州地区下古生界碳酸盐岩的碳、氧同位素研究

在已有的对徐州地区下古生界碳酸盐岩详细岩石学研究基础上，系统测试了碳酸盐岩方解石和白云石的碳、氧同位素组成特征；地球化学和岩石学研究相结合，综合提取了碳酸盐岩碳、氧同位素组成的沉积、成岩地质信息；初步探讨了同位素组成的地层变化及其意义。研究结果表明：碳酸盐岩碳同位素组成特征可以指示沉积环境及其演化，开阔陆表海、灰质障壁砂坝、局限陆表海、潮下带、潮渠、藻坪诸沉积相间碳酸盐岩的δ^13C值表现出规律性变化，碳同位素组成变化曲线上的显著正偏移与海侵有关；碳酸盐岩氧同位素组成对成岩环境及其演化有明显响应，淡水成岩环境、潮上成岩环境、潮间成岩环境、潮下成岩环境和埋藏成岩环境具有不同的碳酸盐岩氧同位素组成特征；徐州地区大北望寒武系剖面地层界线附近都有碳、氧同位素组成变化的特征显示，研究工作证实了徐州地区下古生界同位素地层划分的可行性。     

长江口及其邻近陆架区沉积物的早期成岩作用

研究区位于长江口,水动力作用活跃。因直接受长江排泄的悬浮体堆积与影响,沉积速率较高,有机质丰富,是研究陆源碎屑沉积物早期成岩作用的较理想地区。通过水下浅层及近岸钻探取样,以及对样品的pH与Eh值、有机碳、生物细菌、孔隙水化学组分,自生矿物标型特征和稳定同位素值等的分析,本文拟从沉积物的水化学特征、化学作用与反应产物,以及早期成岩作用的标志作一初步探讨。     

海相碳酸盐岩碳同位素地层学研究中存在的问题及建议——以二叠系研究为例

以二叠系碳同位素地层学研究为例,在有条件控制的实验模拟基础上发现：1）采集到的地质样品一般都是不同碳酸盐矿物的混合样品,这些不同碳酸盐矿物具有不同的碳氧同位素比值（δ13C和δ18O）;2）自然露头和采石场剖面样品的无机碳氧稳定同位素组成会在可预见的时间内发生足以影响研究结果的淋滤交代作用;3）利用地层中碳酸盐样品的δ...     

长江口及其邻近陆架区沉积物的早期成岩作用

通过水下浅层及近岸钻探取样,对样品的pH值与Eh值,有机碳、细菌、孔隙水化学组份、自生矿物标型特征以及碳氧同位素等的分析。研究了沉积物孔隙水的化学反应过程,及其离子交换与反应物的关系。对早期成岩作用过程与机理进行了探讨.提出河口地区以泥质为主和以沙质为主的两种早期成岩作用基本类型及其特征与标志。为研究古代类似沉积物早期成岩作用的识别提供了依据。     

锶同位素地层学在碎屑岩成岩研究中的应用

基于同一地质历史时期海水的锶同位素组成为一定值的锶同位素地层学基本原理,可将锶同位素地层学用于碎屑岩成岩作用研究,以评价海相和非海相对成岩作用的影响.三个不同类型的研究实例说明:1)海相碎屑岩成岩流体的锶同位素组成的演化途径有较好的规律性,陆相影响随成岩作用的进行而增加,相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值通常高于相对早期的碳酸盐胶结物,变化的本底值即为同期海水的锶同位素组成,该数值为一定值;2)有沉积期深源锶和非同期海相影响的陆相碎屑岩中,碳酸盐胶结物的锶同位素比值可能低于大陆淡水,但埋藏成岩过程中相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值仍高于相对早期的碳酸盐胶结物;3)当深部流体影响碎屑岩的整个成岩过程时,深源锶的烙印可以抹掉或减少不同成岩阶段不同程度陆相影响造成的各种碳酸盐胶结物之间锶同位素组成的差别,使各种碳酸盐胶结物都具有很低的87Sr/86Sr比值,因而缺乏其它沉积盆地中常见的相对晚期碳酸盐胶结物87Sr/86Sr比值高于早期胶结物的一般模式。     

辽河盆地东部凹陷原油的碳同位素组成特征

通过对辽河盆地东部凹陷原油的饱和烃、芳烃的碳同位素组成特征、原油同位素类型和单体烃同位素特征进行研究 ,发现整个东部凹陷原油及其组分的碳同位素值偏重 ,指示其源岩有机质中藻类和低等水生生物的贡献较少 ;饱和烃—芳烃的碳同位素值关系揭示东部凹陷大部分原油样品与沙河街组沙三段烃源岩的特征相近 ,而南部和北部地区少数样品表现出负的碳同位素异常 ,与该区中生界源岩样品的接近 ,推测原油中可能混入了中生界来源的油气。南部地区各样品的碳同位素类型曲线和单体烃的碳同位素曲线均相似 ,揭示了两者具相同的油气来源。北部地区各原油样品的单体烃的碳同位素类型曲线间具有相似的分布特征 ,但茨榆坨地区的原油样品的碳同位素值比牛居地区的系统偏轻 ,可能是成熟度相对较低引起的 ,表明茨榆坨地区原油具有早期成藏的特征。原油的碳同位素组成特征是研究油气来源和成藏特征分析的一种重要手段。     

晚白垩世介形类壳体稳定同位素尝试——以松科1井南孔样品为例

白垩纪中期的全球温室气候引发的迅速同位素波动具有全球的同期性,可作为地质历史中气候变化的替代指标。在诸多陆相沉积体系中,湖泊沉积记录保存了相对连续的古气候信息,是恢复陆相高分辨率古环境和古气候演变的有利依据。松辽盆地为大型白垩纪沉积盆地,对其研究可以提供大陆内部的古气候信息。对白垩纪稳定同位素的研究常采用全岩样品的分析手段。然而,陆相湖盆同位素组成复杂,全岩样品难免受多种因素的干扰。尝试利用松科1井连续的介形类壳体为材料获取原生碳酸盐,为稳定同位素的高精度古气候恢复提供有效指标。尝试的首要工作是仔细开展采样分析、化石壳体挑选和受成岩影响样品的排除的每一步骤。在实体显微镜下精心剥离出纯净的化石壳体,然后对纯净壳体、含充填物壳体和围岩3种样品进行抽样对比,印证实验所用的介形类化石样品的可靠性,明确化石材料受成岩作用影响微弱。测试结果显示,松科1井介形类壳体碳氧同位素保存了长期连续的气候历史记录,深入研究能为中国甚至东亚白垩纪同期陆相研究提供稳定同位素标准序列。     

箭石同位素及黑色页岩Mo/TOC特征与早侏罗纪多尔斯期古海洋演变的研究

碳氧同位素组成已被广泛应用于研究大洋缺氧事件(OAE)的化学地层学和古温度的标志.本次研究选择英国北部约克郡多尔斯期海相地层中的沉积区间--中falciferum至下commune亚层,测定了箭石样品的稳定同位素值(δ13C和δ18O)以及相应黑色页岩的钼元素(Mo),总有机碳(TOC)和总硫的含量(TS).