贵州独山下二叠统梁山组地球化学特征及其沉积环境意义

通过贵州南部独山地区二叠纪梁山组黑色页岩稀土与微量元素含量及其指标分析,探讨梁山组地球化学特征与沉积环境之间的对应关系。结果表明:稀土元素总量(ΣREE)在127.23×10-6~450.07×10-6,平均值271.09×10-6明显大于北美页岩稀土总量;轻重稀土比值(LREE/HREE)在7.66~15.67,平均为9.51,轻稀土相对富集。δCe与δEu、Dyn/Smn、ΣREE三者之间的相关性表明,梁山组稀土元素在沉积转换期受到一定程度成岩作用的影响,δCe异常值作为氧化还原判别指标不太可靠,经过筛选,通过微量元素比值指标Ni/Co≈0.20,U/Th≈0.2,V/Cr≈1.09,δU≈0.73,V/Sc≈7.43等综合判定梁山组沉积期处于充氧-贫氧的海水环境,底栖生物的大量发育也是有利佐证。本文推测梁山组沉积期所处的海水环境并非单纯的充氧、缺氧或者还原环境,更有可能具动态变换的演化过程,初始的海水环境为有利生物繁殖充氧环境,随后逐渐进入贫氧甚至还原环境,阻碍了有机质降解,可能情况分二种:Ⅰ温湿气候的高有机质沉降通量及浅水沉积的快速堆积埋藏,大量消耗了底层水的氧气,海水环境由充氧向贫氧直至还原演化;Ⅰ梁山组沉积物-水界面与贫氧-缺氧界面重合或者附近上下波动,持续慢速的海侵过程使得贫氧-缺氧界面上升,早期生物死亡的有机质堆积下来进入贫氧环境,沉积物与水体的氧气交换越来越少,直至变成还原环境。     

从生物化石组合特征剖析黑色页岩的沉积环境——以鄂西长阳地区寒武系牛蹄塘组为例

提要：寒武系地层在鄂西地区广泛分布,湖北省长阳县天柱山以黑色炭质页岩为主要特征的寒武系牛蹄塘组下部黑色页岩中保存有丰富的高肌虫（Sunella）、大型双瓣壳节肢动物（Perspicaris）、宏体藻类、软舌螺类和可疑的海绵类（(?)Sinospongia）,同时,见有零星分布的黄铁矿。通过对生物化石古生态及保存情况的研究,认为鄂西长阳牛蹄塘组沉积早期宏体生物生活于海底表层贫氧、水体上层充氧、透光性较好的、较为平静的浅海环境,且海底处于氧化-还原界面附近。由于页（泥）岩沉积时具有较高水分,在快速沉积背景下将死亡生物躯体埋藏,伴随着沉积的不断进行,沉积水与外界水体交换量逐渐减少,加之生物腐烂产生的H2S气体,形成了沉积物内部的强还原环境,有机质得以保存,最终形成黑色页(泥)岩。     

黔北镇远牛蹄塘组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

通过矿物组分、主量元素、微量元素、碳氧同位素等特征,分析了黔北地区镇远县ZX井牛蹄塘组黑色页岩的岩相类型和不同岩相页岩的沉积环境及其与有机质富集间的关系。结果表明,牛蹄塘组下段以硅质页岩为主,TOC含量4. 96%~10. 10%;上段以富泥硅质页岩为主,TOC含量1. 43%~9. 04%。下段硅质页岩沉积于水流停滞的深水陆棚环境,沉积古水体为贫氧的还原状态;上段富泥硅质页岩沉积时期,仍为贫氧的还原环境,但水体滞留程度、还原性较下段硅质页岩沉积期弱。贫氧的还原环境是影响牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的主要因素,热液作用和陆源碎屑对牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的影响较小。     

广东三水盆地古近系(土布)心组地球化学特征及其所指示的氧化还原条件

古近系心组红岗段是广东三水盆地的主要生油层,以一套黑—灰黑色页岩沉积为主,其富含有机质、纹层理发育良好的岩层与相对贫有机质、含微体生物化石的微扰动层交替出现。根据纹层状页岩与生物扰动页岩的C-S-Fe关系以及对氧化还原条件敏感的痕量元素(Mo、U、V、Co、Ni、Pb和Cu)地球化学记录,对这两种不同岩相的地球化学特征及其所反映的水体氧化还原条件进行了分析。纹层状页岩的TOC、S含量和DOPT值均较高,TOC-S、TOC-DOPT显示较弱的相关性;而生物扰动页岩的TOC、S含量和DOPT值相对较低,TOC-S、TOC-DOPT相关性显著。痕量元素在两种岩相中的分布也有差别,各元素在纹层状页岩中的丰度均高于生物扰动页岩,尤其是Mo和U具有较高的丰度水平、且在不同岩相中显示明显差别。黑色页岩中的C-S-Fe关系和痕量元素(特别是Mo和U)分布反映了心组红岗段沉积时期湖盆水体的氧化还原条件变化。生物扰动页岩沉积期间,底部水体主要为氧化环境,间歇性出现贫氧条件,硫酸盐还原作用发生于沉积物/水界面及其以下沉积物中。纹层状页岩形成于缺氧的底部水体条件下,水体和沉积物中均可含H2S,为有机质保存以及对氧化还原条件敏感的痕量元素的富集提供了有利条件。     

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。     

贵州遵义牛蹄塘组黑色岩系的硒同位素变化及其环境指示初探

西南早寒武世牛蹄塘组是分布在中国南方扬子地台的一套黑色岩系,区域上发育有典型富集多金属元素的硫化物矿化层.选取遵义松林小竹牛蹄塘组下部富硒、钼、镍等元素的黑色岩系剖面,利用Se同位素初步探讨了该剖面岩石的沉积环境和硒的可能来源.结果表明,小竹牛蹄塘组下部剖面黑色岩系的δ82/76SeSRM3149比值变化较大,下部底层含碳斑脱岩与磷块岩的变化范围在-4.35‰～ 4.11‰之间;中间镍钼层及碳质页岩、碳质碳酸盐岩的δ82/76SeSRM3149变化范围窄,平均值为0.9‰±0.23‰(n=4);上层碳质页岩为-1.24‰.结合已发表的钼同位素数据,认为中间岩石沉积于缺氧/无氧环境,但存在盆地海水与热液或充氧水团的混合;下层的岩石曾一度位于充氧与贫氧环境的边界面,局部岩石曾暴露地表经历了较强的风化和蚀变作用,海水中硒有可能来自底部富硒斑脱岩的氧化淋滤或海底热液.据此推测遵义松林小竹牛蹄塘组下部岩石的沉积环境极可能处在局限盆地靠近陆地的边缘部分,经历了充氧→贫氧→缺氧/无氧→贫氧的演化阶段.     

黔北下寒武统黑色岩系的沉积环境与地球化学响应

下寒武统黑色岩系在我国华北、华南及塔里木盆地等广泛发育,但富有机质泥页岩的分布特征及其控制因素未有定论。本文对黔北地区下寒武统牛蹄塘组(及同时期地层)不同沉积相带典型剖面中的富有机质泥页岩及其上下层位进行了地球化学分析,识别出寒武纪早期不同沉积相带氧化还原环境的明显差异。台内凹陷相主要岩性为黑色页岩,底部为不等厚的薄层磷块岩和硅质岩或硅磷质结核,沉积的黑色页岩厚度大,有机质丰度高,V、Ni、Mo、U等微量元素显著富集,反映了贫氧-缺氧环境,以及短暂动态的硫化环境,Mo/TOC反映了其为局限盆地特征;上斜坡相为贫氧到氧化的沉积环境,但更多地是表现为氧化的沉积环境,其中牛蹄塘期存在局部的硫化环境,沉积的黑色页岩厚度小,但有机质丰度最高,V、Ni、Mo、U等微量元素的富集程度较低;盆地相为黑色硅质岩与富有机质的黑色硅质页岩间互沉积,同期沉积厚度较小,有机质丰度相对较低,V和U的富集程度大于台内凹陷相,而Ni和Mo的富集程度则低于台内凹陷相,指示了缺氧环境,期间伴随有贫氧和短暂的氧化环境存在,且可能存在局部的硫化环境,Mo/TOC反映了中等的局限程度。总的来说,黔北下寒武统黑色岩系的有机质丰度、厚度以及微量元素富集程度等特征主要受控于不同的氧化还原环境。     

华北北部中元古界洪水庄组物源和沉积环境分析

为探讨华北地区中元古界洪水庄组黑色泥页岩物源和沉积环境,采集了燕辽地区清河剖面洪水庄组样品,进行元素地球化学测试和分析。结果表明:洪水庄组沉积物来源不仅有陆源碎屑物质,还有海水沉积物贡献。Y/Ho和ΣREE交会图版分析认为海水沉积物来源占比为10%~20%。此外,稀土元素分布模式以及Ce和Eu异常表明沉积物来源有火山热液活动的参与。Mo-EF/U-EF分析结果表明洪水庄为海洋非滞留海盆沉积环境,氧化还原条件在沉积期发生了演变:在洪一段沉积时期,水体还原程度强,为厌氧-硫化环境;洪二段沉积时期,水体还原程度降低,为贫氧-厌氧环境。分析认为洪水庄组物源组成和沉积环境演变与沉积构造背景密切相关。     

西藏古错-岗巴盆地下白垩统黑色页岩地质特征及其油气资源意义

藏南聂拉木县、岗巴县的古错-岗巴盆地呈东西向展布，位于北喜马拉雅构造分区。早白垩世沉积以碎屑物质为主，其黑色页岩主要集中于下白垩统古错四组、古错五组和东山组。黑色页岩沉积物颗粒微细，以泥质、粘土质组分为主，砂/泥比值低，局部夹有海底扇沉积的细砂岩、粉砂岩等韵律层，富含菱铁矿、钙质结核，少见菊石等生物化石。其沉积环境应为相变缓慢、水体低能且较为特殊（受火山活动影响）的海相还原环境。黑色页岩中的粘土质所反映出的稀土配分模式与玄武岩标准模式极为接近，显示出当时的沉积可能伴随有火山活动及基性物质的介入。综合地质特征显示出本区下白垩统黑色页岩厚度巨大，构造简单，具有较好的成烃条件，虽然有机质成熟度较高，但黑色页岩仍是未来本区油气资源潜力评价中值得重视的积极因素之一。     

安徽巢北地区栖霞组臭灰岩段富有机质成因探讨

以安徽巢北地区二叠纪栖霞组臭灰岩段为研究对象,从岩石学、古生物学及沉积学特征出发,探讨臭灰岩段富有机质与风暴事件沉积之间的关系。臭灰岩段岩性整体为灰黑色中厚层状石灰岩,层间夹数毫米至数厘米厚灰黑色钙质泥岩,整套岩层富含有机质;其中生物化石丰富,整体为热带、亚热带正常盐度浅水生物组合为特征;为正常浅海碳酸盐岩台地沉积,沉积期表现为一个明显的海侵过程,并受风暴作用的频繁扰动。臭灰岩段沉积环境并非“贫氧或缺氧”条件,而是正常富氧环境。富有机质特征一方面得益于沉积期较高的生物产率,同时还与风暴事件沉积作用密切相关,即在风暴作用下,沉积物发生快速堆积,有机质未来得及与富氧水体发生长期接触即被埋藏覆盖,从而导致有机质被良好保存,形成臭灰岩段富有机质特征。风暴作用频发与研究区臭灰岩段沉积期所处的低纬度特征有关。     

湘西震旦—寒武纪交替时期古海洋环境的恢复

前寒武纪至寒武纪的交替时期是地质史和生命史的重要转折。中国南方地区广泛发育了上震旦统、下寒武统的黑色岩系。文中运用沉积学和沉积地球化学的理论和方法对湘西黑色岩系的岩石类型、矿物组成、元素地球化学特征、干酪根的结构以及碳同位素的组成等方面进行了研究 ,讨论了黑色岩系的形成条件 ,恢复了震旦纪 /寒武纪地史转折期的古环境。研究认为 ,湘西地区在晚震旦世和早寒武世地史转折期的生物爆发和高有机质的产率是形成缺氧环境的重要因素之一。     

白果园黑色岩系型银（钒）矿床沉积古环境与银（钒）初始富集

白果园银（钒）矿产于震旦系陡山沱组黑色色岩系中。矿床的地球化学和有机地球化学研究表明，黑色页岩含丰富以低等海生生物为主的腐泥型有机质，黑色页岩形成于局限的滞留海盆。     

泥岩/页岩：中国元古代－古生代海相沉积盆地主要烃源岩

在中国元古宙—古生代海相沉积体系中,碳酸盐岩是最主要的沉积岩类型,长期以来研究的重点也一直是碳酸盐岩,对海相泥岩/页岩的关注比较少,并且认为碳酸盐岩是海相沉积盆地中主要的烃源岩。对中国南方上、中、下扬子地区、滇黔桂地区、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、华北地区等147条剖面、289口探井及浅井约11200余个样品有机碳含量的分析与统计表明,泥岩/页岩有机质丰度高,是中国元古宙—古生代海相沉积盆地中主要的烃源岩类型,而碳酸盐岩有机质丰度普遍较低,仅仅是次要的烃源岩类型。海相碳酸盐岩中有机质的含量与碳酸盐含量呈现弱的负相关性,泥质输入有利于形成高有机质丰度的碳酸盐岩烃源岩,但并不是高有机质丰度碳酸盐岩烃源岩发育的必要条件,决定碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的主要因素是有机质的生产率、有机质的沉积与保存环境。中国元古宙—古生代海相沉积盆地中并不缺乏高有机质丰度泥岩/页岩类好烃源岩,上、中、下扬子地区主要发育于上震旦统陡山沱组、下寒武统、上奥陶统—下志留统、上二叠统;华南地区主要发育于中、下泥盆统;塔里木盆地主要发育于下寒武统、下奥陶统及中上奥陶统;华北地区为中新元古界洪水庄组、下马岭组。泥灰岩类碳酸盐岩烃源岩在塔里木盆地相对比较发育,在中国南方地区只有下二叠统相对发育。     

中国前中生代海相烃源岩发育的构造-沉积条件

中国前中生代主要发育海相沉积,发育多层系、多沉积类型的烃源岩,展示了中国海相层系广阔的油气资源前景。但受构造背景和沉积环境的差异性控制,这些烃源岩的品质和分布规律也存在很大差异。震旦纪—早古生代早期（Z－O2）,中国主要板块处于洋盆扩张、陆块离散的构造—沉积阶段,围绕华北、扬子、塔里木等主要陆块周围,发育被动大陆边缘斜坡相烃源岩,这类烃源岩具有宽带状分布、范围广、品质优、长期继承性发育的特点。早古生代晚期（O3－S）,为洋盆俯冲消减、古中国陆汇聚形成阶段,受板块边缘隆起围限,主要发育台内坳陷烃源岩,这类烃源岩具有面状分布、持续时间较短的特点。晚古生代—中生代早期（D－T）,华北以相对的稳定构造背景为主,主要发育海陆过渡相煤系烃源岩,此类烃源岩具有面状分布、分布面积大、以生气为主的特点;南方以离散构造背景为主,华南台地裂解成“盆包台”格局,在深裂陷内部发育深水盆地相烃源岩,此类烃源岩具有窄带状分布、品质优、分布面积较小的特点。     

缺氧沉积物及其衍生物的Re-Os同位素定年与示踪

Os属铂族元素,其不同于亲石元素的地球化学性质使得Re-Os同位素体系在金属矿床和超基性-基性岩浆岩的定年与地球化学示踪研究中得到了广泛应用。Re、Os元素具有亲铁和一定程度的亲铜性质,能在还原环境中与硫化物和/或有机物结合而发生相对富集,因此可应用Re-Os同位素体系对缺氧环境中形成的富有机质沉积物及其衍生物进行定年与示踪研究。本文综述了近年来Re-Os地球化学在这一领域的研究新进展,包括黑色页岩中Re-Os富集机制的探讨,沉积岩的等时线法定年,风化作用、烃类成熟度和变质作用等对黑色页岩等富有机质沉积岩Re-Os同位素体系的影响,沉积环境的Os同位素示踪以及黑色页岩Os模式年龄的意义等,并对这些研究成果在石油、沥青等有机矿产的成因研究及其勘查工作中的应用前景进行了评述。     

湘东新元古代沉积岩的地球化学和碎屑锆石年代学特征及其构造意义

本文对湘东湘乡-醴陵地区和湘东南桂阳地区的新元古代浅变质沉积岩进行了岩石地球化学研究和锆石U-Pb定年及锆石Lu-Hf同位素分析。研究显示两个地区的碎屑沉积岩具有相似的中等的成分成熟度,但大的K₂O/Na₂O变化指示不同沉积岩经历了不同程度的风化淋滤作用。两个地区多数样品的稀土分配模式与澳大利亚后太古代页岩(PAAS)的稀土分配模式相似,但总体具有更高的含量,尤其是重稀土。湘东地区板溪群沉积岩含有更高的相容元素(如Sc, Cr, Ni),说明源区具有更多的中基性组分,而湘东南震旦纪沉积岩主要由再循环物质组成。碎屑锆石U-Pb定年结果表明湘东新元古代沉积岩中含有大量850~800Ma的碎屑锆石,而缺少1000Ma左右的碎屑锆石,显示了与扬子地块的亲缘性。而湘东南新元古代沉积岩中含有丰富的Grenville期和一定数量的~2.5Ga的碎屑锆石,相似于华夏地块物质组成。表明扬子地块和华夏地块在西南地区的分界线很可能就从湘东的湘乡-醴陵地区和湘东南的桂阳地区之间通过。前人对华南早古生代沉积岩中碎屑锆石的年代学研究显示湘东和湘东南地区的早古生代沉积岩的物质组成均相似于华夏地块,指示它们的源区是东南的华夏地块。因此,从新元古代到早古生代,湘东地区的沉积物源区发生了重大改变,暗示在新元古代晚期(震旦纪)与早古生代(中寒武世)之间发生过一次构造运动,使华夏地块逐渐隆起或使湘东-湘西盆地进一步沉陷,从而使湘乡-醴陵地区从早古生代开始接受了来自华夏地块的碎屑物质。这期构造运动可能与泛非构造事件相关。     

扬子陆块下古生界页岩发育特征与沉积模式

为了深入探讨扬子陆块下古生界页岩发育与分布特征、建立沉积模式,系统收集与整理了扬子陆块下寒武统牛蹄塘组与上奥陶统-下志留统五峰-龙马溪组两套富有机质页岩大量数据,选取贵州省三都县渣拉沟及四川省筠连县昭104井两个典型剖面与井岩芯进行了系统观察与采样,对扬子陆块范围内两套富有机质页岩岩性与沉积相发育特征进行了系统分析.研究表明,早古生代以来,扬子陆块受被动大陆边缘扩张与陆缘造山挠曲坳陷两类成盆环境影响[1-2],牛蹄塘组页岩沉积于被动大陆边缘扩张环境,缘于上升洋流与缺氧事件复合沉积模式,富有机质页岩以扬子陆块东南缘深水陆棚-斜坡相区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高;五峰-龙马溪组页岩沉积于加里东期周缘前陆造山环境,缘于浅水陆棚-闭塞滞留海湾沉积模式,富有机质页岩以中上扬子陆块东南缘深水陆棚区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高.     

陆棚海泥岩的岩相特征及沉积过程

传统的沉积模式认为大部分细粒沉积岩（泥岩或页岩）的沉积发生在相对深水、低能的环境中。作为地表上分布最为广泛的沉积岩类型,泥页岩包含了对重构地质历史时期古地理、古气候的重要信息。泥页岩除了可以作为有效的烃源岩,勘探开发技术的进展更发掘出泥岩作为非常规油气储层的巨大潜力。近十年来,国内外对细粒沉积物的水槽实验、泥岩沉积微相的精细分析、以及泥岩岩相组成特征的研究取得了长足的进展。这些研究对泥岩的沉积过程和沉积模式在不同角度上提供了新的认知。大部分泥岩（甚至包括众多有机质含量高的泥岩）都可能沉积在相对浅水以及水动力条件相对较高的环境中。不同的沉积过程（底部水流）形成不同的泥岩沉积微相,并对有机质在泥岩中的埋藏富集具有重要的控制作用。以晚白垩纪北美西部内陆海道为例,总结在陆棚浅海环境中（最大水深< 200 m）,位于从近岸到远岸（> 500 km）不同沉积环境（包括前三角洲/下邻滨、内陆棚、中陆棚、和外陆棚环境）中的泥岩的主要沉积过程、沉积微相特征、以及富集有机质的潜力。由于沉积过程和沉积环境是决定泥岩成分、沉积相、和岩石物理特征非均质性的首要因素,不同浅海环境中的泥岩相特征和沉积模式可有助于利用泥岩地层进行古地理、古气候的重构,并能够对预测不同陆棚浅海环境中沉积的泥岩作为有效烃源岩或有效储层的潜力提供指导。     

Early Paleozoic paleogeography of the northern Gondwana margin: new evidence for Ordovician-Silurian glaciation

During the Early Paleozoic, transgressions and the distribution of sedimentary facies on the northern Gondwana margin were controlled by a regional NNW-SSE to almost north-south striking structural relief. In Early Silurian times, a eustatic highstand enabled the sea to reach its maximum southward extent.The counterclockwise rotation of Gondwana during the Cambrian and Early Ordovician caused the northern Gondwana margin to shift from intertropical to southern polar latitudes in Ordovician times. Glacial and periglacial deposits are reported from many localities in Morocco, Algeria, Niger, Libya, Chad, Sudan, Jordan and Saudi Arabia. The Late Ordovician glaciation phase was followed by a period of a major glacioeustatic sea-level rise in the Early Silurian due to the retreat of the ice-cap. As a consequence of the decreasing water circulation in the basin centers (Central Arabia, Murzuk- and Ghadames basins), highly bituminous euxinic shales were deposited. These shales are considered to be the main source rock of Paleozoic oil and gas deposits in parts of Saudi Arabia, Libya and Algeria.The following regression in the southern parts of the Early Silurian sea was probably caused by a second glacial advance, which was mainly restricted to areas in Chad, Sudan and Niger. Evidence for glacial activity and fluvioglacial sedimentation is available from rocks overlying the basal Silurian shale in north-east Chad and north-west Sudan. The Early Silurian ice advance is considered to be responsible for the termination of euxinic shale deposition in the basin centers.