地球生物学方法与海相优质烃源岩形成过程的正演和评价

烃源岩存在生烃和排烃过程, 高-过成熟区还叠加了烃源岩有机质的强烈改造和破坏, 从海相地层残余有机质出发评价烃源岩的反演方法需要进一步完善.以探索生命系统与地球系统相互作用为主题的地球生物学为正演烃源岩形成的动力学过程提供了理论依据.分子地球生物学、地球微生物学、地球生态学和生物地球化学等地球生物学的各分支学科(要素) 为恢复烃源岩形成时的生产力及其组成、沉积有机质的量和类型、有机埋藏量及其过程和类型等提供了技术方法支撑, 分别论述了如何利用地球生物学的技术方法来定量计算原始生产力、沉积有机质和埋藏有机质.表征地球生物学过程的地球生物相则综合和集成了烃源岩生物相、有机相和沉积相的相关信息, 包含了生境型(群落型)、生产力和有机埋藏等定量化指标, 它为建立优质烃源岩的地球生物学评价体系服务.通过烃源岩实验模拟得出的有机质恢复系数对残余有机碳进行恢复, 并与地球生物学得出的埋藏有机质进行量的对比, 由此实现地球生物学方法与传统反演方法的接口和校正.      

桂北南丹巴平剖面早石炭亚纪盆地相烃源岩的地球生物学特征

早石炭亚纪冰川性海平面变化及黔桂盆地独特的古地理位置控制着盆地中的地球生物学过程,决 定了生烃母质生物的生产力和有机质的保存条件,进而影响了盆地相烃源岩的形成与分布。通过对广西巴平剖 面地球生物相分析,探讨下石炭亚系盆地相烃源岩形成的地球生物学过程,结果表明：汤粑沟期早期、旧司期 中晚期生境型以Ⅵb （ 台间深海盆地生境相）为主,盆地中生产力水平较低,但盆地中水体较深,古氧相为厌氧 相,有机质埋藏效率高,形成了下石炭亚系的优质烃源岩。汤粑沟中期生境型为Ⅵｂ,生产力水平低,古氧相为 贫氧-厌氧相,由于沉积速率过慢,发生了大量的Mn /Fe氧化还原反应,降低了有机质的埋藏效率,仅形成了 一套非烃源岩。早旧司期及上司期生境型为Ⅳ1 （ 范围为风暴浪击面至真光层下界面） 、Ⅳ2 （ 范围为真光层下界 面至大陆架坡折处） ,生产力水平低-中,古氧相为准厌氧相-贫氧相,形成了一套非烃源岩-一般烃源岩。上 司期末期-罗苏期生境型主要为Ⅲ２ （ 范围为强光合作用面至风暴浪基面） ,局部为Ⅳ1,生产力水平中-高,古 氧相为常氧相-贫氧相,有机质埋藏效率低,形成了一套非烃源岩-差烃源岩。     

海平面变化在湖南西部桑植地区栖霞组富有机碳沉积物形成中的作用

湖南西部桑植地区中二叠统栖霞组地层旋回性明显,有机质也呈周期性变化.研究其有机质聚集堆积控制因素将有助于理解海平面变化在富有机碳沉积物形成过程中的作用.选择其中一个旋回作为研究目的层段,通过黄铁矿形态以及地球化学参数有机碳TOC、硫同位素、DOP以及微量元素的研究发现,初级生产力参数Ba、Ni、Cu和Zn的变化与TOC含量的变化一致,有机质聚集堆积主要受海洋表层初级生产力的控制,底部水体氧化还原条件与初级生产力有关.有机质的堆积最终归因于高频相对海平面变化,海平面快速上升带来丰富的营养物质,提高海洋表层生物生产力,海底有机质的分解消耗大量氧气,氧需求量的增加形成底部水体贫氧-厌氧环境.      

试论砂岩型铀矿成矿机制和成矿作用动力学问题

文章初步讨论了我国北方表生、后生、渗入型砂岩型铀矿的成矿机制和成矿作用动力学问题。成矿作用包括了氧化-还原作用、有机质作用、水-岩相互作用、有机-无机作用和流体动力学等地球化学过程动力学,尤其是水-岩相互作用的流体输运-化学反应过程动力学和有机-无机作用过程。砂岩型铀矿成矿中地球化学障的形成和铀的富集是这些过程多重耦合的结果。识别这些地球化学过程的动力学机制有利于理解矿床成因和确立勘查目标。     

鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩有机相类型及生烃潜力

对鄂尔多斯盆地下奥陶统马家沟组碳酸盐岩的各种沉积环境的有机相特征进行了研究,结果表明平均有机碳丰度最高的是陆缘斜坡相碳酸盐岩(0.26%),其次是膏盐湖(0.22%)、膏云坪(0.21%),而开阔海、云坪和滩等环境的碳酸盐岩有机碳平均含量较低(<0.20%);碳酸盐岩干酪根样品多数为富氧、贫氢,显示其有机质类型较差;岩石地球化学特征和生物化石特征反映出陆缘斜坡处于相对还原的环境,而其他沉积环境则为氧化环境。鄂尔多斯盆地下奥陶统的大部分碳酸盐岩处于生烃潜力较差的C～D相。从有机质数量、有机相类型来判断,鄂尔多斯盆地下奥陶统碳酸盐岩不是好烃源岩,难以形成具有一定规模的气田。     

长江三角洲启东地区全新统气源岩有机地球化学特征及生物气形成的控制因素

根据钻井岩心、古生物、有机岩石学观察及有机地化测试数据分析,结合区域地质背景资料,对长江三角洲启东地区ZK01井全新统地层中两套气源岩的沉积特征、有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度等有机地球化学特征进行了系统研究,探讨控制研究区浅层生物气生成的主要因素。结果表明,全新统河口湾—河漫滩相灰色黏土及粉砂质黏土中有机碳含量在0.20%~0.65%之间,平均0.46%,氯仿沥青"A"平均值71.71×10~(-6);浅海相深灰色淤泥质黏土有机碳含量在0.19%~0.52%之间,平均0.34%,氯仿沥青"A"平均值65.69×10~(-6);前者有机质丰度略高于后者,生气能力略强于后者。两套气源岩中有机质来源均由低等水生生物和陆源高等植物两部分组成,属于混源输入,且以陆源高等植物有机质为主,有机质类型为含草本腐殖型、含草本腐泥腐殖型。两套气源岩镜质体反射率(Ro)在0.50%~0.65%之间,正构烷烃奇偶优势明显,热解最大峰温峰多数低于435℃,表明有机质处于未成熟阶段。长江三角洲启东地区具有有利于浅层生物气生成的基础地质条件、物质条件、地球化学条件,这些因素相互作用,相互制约,相互补充。     

泌阳凹陷核桃园组三段富有机质泥页岩形成环境及发育模式

通过Rock-Eval、饱和烃色谱质谱、电感耦合等离子质谱分析和X荧光光谱等测试方法,对南襄盆地泌阳凹陷核桃园组三段2油组和3油组泥页岩开展了有机质丰度、类型,生物标志化合物特征和常微量元素参数综合分析,探讨了湖相富有机质泥页岩地球化学特征及其沉积环境,并建立了富有机质泥页岩发育模式。研究结果表明,2油组沉积时期,泥页岩有机碳含量相对较低,湖盆内的有机质由水生生物和陆源有机质共同供给,有机质类型从Ⅰ型到Ⅲ型均有分布,高盐度下的水体分层和还原环境为有机质提供了良好的保存条件,但高盐环境抑制了水生生物的繁盛,一定程度上降低了湖泊生产力,此外较高的陆源碎屑的输入稀释了湖泊生产力,不利于有机质的富集;而3油组沉积时期,泥页岩有机碳含量相对较高,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ₁型为主,尽管水体盐度降低,分层作用减弱,但是缺氧的还原环境为有机质提供了保存条件,该环境下的湖泊高生产力是富有机质页岩形成的主控因素。     

古海洋生产力指标研究进展

寻求反映古海洋生产力变化的指标是古海洋学研究的重要内容。生物沉积物、营养元素、微量元素和同位素、古生物资料等与古海洋生产力具有一定的关系,常用于古海洋生产力的重建工作:(1)生物沉积物主要包括有机碳、生物碳酸盐和生物硅质沉积等,其埋藏速率在很大程度上受到古海洋生产力的控制,常常用作古海洋生产力的替代性指标;(2)在地质时间尺度上,古海洋生产力主要受到大洋中营养元素可利用程度的控制,因此营养元素的相关记录可以提供古海洋生产力状况的重要信息;(3)海洋中某些微量元素的地球化学行为或者与有机质的改造有关,或者受到氧化还原条件变化的控制,或者受到某种浮游生物的生长的影响,从而能够直接或者间接地指示古海洋生产力的变化;(4)海相碳酸盐和有机质的碳同位素记录,海相有机物的氮同位素比值也用以再造古生产率等古海洋学参数;(5)可以利用对微体化石丰度值及其组合反映古生产力的变化。     

宣城地区龙潭组页岩沉积环境与有机质富集

安徽宣城地区上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩不仅是我国下扬子区重要的烃源岩,也是目前我国页岩气勘探的重要层位之一。为研究海陆过渡相页岩沉积环境与有机质富集的关系,以港地1井和两个露头剖面为研究对象,系统开展了有机地球化学测试、有机岩石学研究、氩离子抛光—扫面电镜观察、元素地球化学分析等工作。结果表明:下扬子宣城地区龙潭组页岩沉积时期处于暖湿型气候,沉积水体处于氧化—贫氧状态,具有高的生物生产力和沉积速率。海陆过渡相富有机质页岩的形成,不是由单一因素所决定的,而是由古气候、水体氧化还原性质、古生产力、沉积速率等多个要素相互配置与耦合的结果,这些因素都会直接或者间接地影响有机质的供给或者有机质的埋藏和保存。其中,温湿型气候不仅有利于陆源高等植物的生长,而且会促进生物地球化学作用,使得母岩化学风化程度加大,向水体输入的营养物质增多,有利于菌藻类等低等水生生物勃发,高等植物碎屑和低等水生生物共同为富有机质页岩沉积提供了丰富的有机质来源。宣城地区晚二叠世沉积时期,较高的古生产力为海陆过渡相富有机质页岩的形成提供了良好的物质基础,有机质产生后进一步埋藏和保存,虽然富氧水体环境不利于有机质保存,但高的沉积速率可以缩短有机质在富氧水体中暴露的时间,使得有机质来不及被氧化或分解,也可造成有机质的富集。     

黄海沉积物岩芯中氨基酸含量与黄海最末一次冰期的关系

在现代和古老的海洋沉积物中, 有机质的含量是变化的, 一般介于0.1和5%之间。这些有机质的主要来源是生物圈内在光合作用过程中固定的碳(初级生产力)。生物化学和地球化学的过程之间的很多变化和相互作用, 把这些生物的有机质转化到沉积物中, 在古老的沉积岩中广泛分布有这种活性的有机质残留物。     

On the geobiological evaluation of hydrocarbon source rocks

Hydrocarbon source rocks are characterized by the hydrocarbon discharge, and the alteration and variation in organic compositions and organic content due to the enhanced thermal maturation. These variations throw constraints on the application of the conventional inversion evaluation of hydrocarbon potential by assessing the residual organic matter left in source rocks. Geobiology, probing the interaction between the life system and the earth system, provides new principles in deciphering the whole dynamic processes related to the organic evolution history from living biomass to organic burial. Geobiological subdisciplines, including molecular geobiology, geomicrobiology, geoecology and biogeochemistry, offer new methodology and techniques to estimate the paleoproductivity, depositional organics and organic burial capacity and their components. Geobiofacies, newly proposed herein, is terminologized to define the geobiological dynamic processes through the combination of biofacies with organic facies and sedimentary facies, and expressed by the biohabitat types, paleoproductivity, depositional and preserved organics. Geobiofacies is identified as a useful means to create the geobiological evaluation system, which in turn rectifies the conventional evaluation system for the marine source rocks. __________ Translated from Earth Science—Journal of China University of Geosciences, 2007, 32(6): 727–740 [译自: 地球科学—中国地质大学学报]     

华南地区石炭纪-早二叠世早期成冰期的地球生物学过程与烃源岩的形成

石炭纪-二叠纪冈瓦纳大陆成冰事件控制着全球(尤其是华南地区) 的海平面变化, 从而决定着生境型及生产力的变化.冈瓦纳大陆成冰事件造成石炭纪-早二叠世早期有4次全球性海退, 其中Tournasian末期到Visean早期的海退在华南地区最为明显, 导致生境型发生了明显的变化.在盆地相区, 由斜坡相(Ⅴ₁) 转变为下部浅海上部(Ⅳ₁).在远岸碳酸盐台地区, 由上部浅海(Ⅲ₁)、(Ⅲ₂) 转变为潮间带(Ⅱ₁)、潮下带(Ⅱ₂).在连岸碳酸盐台地区, 由浅水碳酸盐沉积区(Ⅱ₁)、(Ⅱ₂) 转变为陆相或海陆交互相沉积区.通过对生境型、生物类群的分布及氧化还原环境的分析, 探讨了冰期与间冰期生物群的演替、海洋生物生产力及埋葬条件的变化, 进而确定成冰事件对烃源岩形成和分布的控制作用.      

豫西寒武纪叠层石演化特征及其与后生动物的耦合关系

作为微生物席建造物的叠层石记录了大量的古环境和古地理信息,在豫西寒武系出露18层叠层石,以宏观和微观沉积特征为基础,依据各组段叠层石丰度(层厚度)和分异度(形态类型)的演化,将豫西寒武纪叠层石划分为6个演化组合。从叠层石组合的微观纹层、微生物化石及其微生物席演化等方面,结合沉积学和生物化石特征,探讨了豫西寒武纪叠层石的幕式演化,分别为微生物岩-叠层石演化幕和微生物岩-灰岩演化幕。以中寒武世灰岩中微生物岩与遗迹化石的密度关系为例,并从整个寒武纪微生物岩与后生动物化石之间关系的角度分析,认为叠层石微生物岩演化与后生动物之间并非只是简单的“此消彼长”,而是一种动态平衡的耦合关系。     

第四纪湖相介形类壳体化石在古环境中的应用——种属组合研究进展与问题

综述了第四纪湖相介形虫化石种属组合在环境重建研究中取得的进展和存在问题,讨论了今后发展的趋势.湖泊沉积物介形类种属组合正逐渐成为古环境重建研究的常规微体生物学指标,过去几十年来国际国内研究取得重要进展,种属组合与环境参数的定量化研究成为主要趋势.化石壳体样品处理、埋藏条件评价等是提取种属组合指标的重要影响因素,需要规范化.现生种的个体与群落生态信息定量观测、调查研究是利用现代类比法(MAT)定量重建古环境的基础,也是我国介形类化石组合与环境重建中应该加强的方面.     

高肌虫的个体发育及性双形特征

行蜕壳式增长的节肢动物个体发育及性双形特征的研究必须建立在其化石种群结构的恢复之上。简单的数理统计是揭示其种群结构特征的钥匙:鉴别是否属正常化石种群,确定蜕壳期数,解释早期幼壳高死亡率与其化石低保存牢的统一。高肌虫个体发育常表现为六至七期明显的蜕壳阶段,蜕壳期间壳体增长率常在性成熟期有显著的减小趋势。物种的正确鉴定及性双形特征的辨识也只有通过个体发育研究才能得到合理的解决;物种在个体发育过程中表现出来的性伏变化,为研究谱系的演化趋向提供重要依据。这种数理统计方法无疑对三叶虫、介形虫等其他节肢动物的个体发育及性双形研究也完全适用。     

大兴安岭及邻区石炭——二叠纪地层和生物古地理

研究分析了大兴安岭及其邻区石炭-二叠纪地层,着重介绍各地层单元的分布范围、岩性组合、生物化石特征,特别总结了早、中二叠世冷水型和暖水型生物组合在本区局部出现的混生现象.根据本区板块构造发育,结合生物组合特征,进行了生物古地理分区的划分.本区北部属于北方大区,准噶尔-兴安区,兴安亚区;南部属于特提斯大区,华北区,华北北缘亚区.     

论大灭绝后的幸存类型、复活效应与避难所

大灭绝后生物的幸免实质上是对灾变恶化环境的忍耐和适应生存。幸存分子能提供大灭绝规模和残存机制的部分信息。历次大灭绝后的残存与复苏有不同的形式,不同生物类群和同一类群中的不同生物对大灭绝事件更有不同的应对策略。在识别奥陶纪末大灭绝后3种幸存类型(“扩增幸存型”、“减缩幸存型”和“复活型”)的基础上,文中进一步指出,“减缩幸存型”的研究有助于理解“复活型”的含义。复活效应的识别应建筑在较高质量的化石记录基础上,但实践中寻找真正的复活生物却非易事。复活分类单元并不一定反映大灭绝的强度,其数量是受许多条件限制的;不同的大灭绝事件对不同门类(或类群)的冲击程度不一样,其复活表现形式也各不相同;并非每次大灭绝、每种生物类别都发育复活分子的。因此,复活效应和复活生物在大灭绝过程中的意义比过去想象的小得多。分析复活现象须掌握全球、而非局部地区的资料。在灾变时期,典型、常见分子是识别一个动物群的标志,而稀有分子更有助于复活效应的研究。史前避难所包含古地理、古生态、古环境和宏演化四方面因素,其识别和确定需寻找尽可能多的证据。史前“减缩幸存型”研究可能会给当今生物界研究一个有益的启示,即“濒危种”不一定完全陷入“穷途末路”之境地,而是仍有续生(或复活)的可能。     

The Cenozoic on-shore basins of Northern Vietnam: Biostratigraphy,vertebrate and invertebrate faunas

A first account of paleontological data from three Cenozoic on-shore basins in Northern Vietnam, i.e. the Na Duong, Cao Bang, and Hang Mon basins, reveals a rich fossil fauna and flora of supposed Oligocene age, offering a great potential for taxonomic, paleoenvironmental, and paleobiogeographic studies. Two excavation campaigns unearthed well-preserved fossil remains of mammals, crocodiles, at least six turtle species, some 20 fish taxa, some other 20 mollusc species, and different plant remains. The majority of these taxa are regarded as new to science. However, close affinities to modern faunas of northern Southeast Asia demonstrate the importance of these fossils for an evaluation of the biological history of this modern biodiversity hot spot. Moreover, the fossil assemblages may help to disentangle the intricate Cenozoic tectonic evolution of Southeast Asia by application of paleobiogeographic modelling. Finally, the discovery of complex paleo-food-webs and the presence of several taxa indicative of certain ecological conditions provide a solid base for autecologic, synecologic and paleoclimatic studies. The potential biostratigraphic value of the macrofauna has to be demonstrated yet, as evolutionary concepts for most of the respective groups have not been proposed to date.     

滑坡运动过程仿真分析

滑坡是一个动态过程，滑坡体的运动是一个集滑动，转动，拉张等运动方式的复杂运动过程，传统的极限平衡和计算和有限元分析均无法描述滑坡的运动学特点和运动过程。非连续变形分析（DDA）是最近发展起来的一种新的离散数值分析方法。该方法基于块体的运动学理论及数值分析，可以开展块体的静力和动力学计算。应用非连续变形分析方法对长江三峡区新滩滑坡的运动全过程进行了数值模拟研究，模拟方案充分依据该滑坡的地质，地形特征，按不同岩土体和地质结构面类型进行块体单元的划分，共划分成504个块体单元。模拟结果表明，新滩滑坡是以斜坡中部姜家坡一带的局部破坏为其运动的开始阶段，并进一步牵引上部滑体和推动下部滑体。代表性块体单元的位移变化曲线和滑动速度变化曲线反映了滑动过程中滑坡体块体系统的变形是非连续的，各处块体的动态形态各异，从而很好地再现了新滩滑坡的整个动态过程，揭示了滑坡的运动机制。