Origin and significance of soft-sediment deformation in the Old Red Sandstone of central South Wales,UK

Vertically oriented water-escape cusps are the most common type of soft-sediment deformation structure in sandstone-rich intervals of the fluvial Brownstones and Senni Formations (Cosheston Subgroup, Daugleddau Group) of the Lower Old Red Sandstone in the central Brecon Beacons and eastern Black Mountains, South Wales. The structures are widely distributed and occur at several stratigraphical levels. They can be divided into two styles. (1) Small-scale (height less than a single bed), isolated water-escape cusps formed when loosely packed sediment deposited rapidly in flood events liquefied in advance of subsequent flood events or pulses, causing localised fluidization due to the escape of excess pore water. Inclined cusps higher in some beds confirm the relationship of this deformation style to active flood events. (2) Horizons of larger-scale (occupying the entire bed thickness), laterally continuous water-escape cusps and fold trains can be traced for hundreds of metres to kilometres and result from widespread liquefaction in response to earthquakes. A lack of overturning indicates that their formation did not coincide with active flow conditions. Further detailed mapping is needed to clarify the continuity and extent of such structures and their relationship to faults that may have been active during sedimentation. The occurrence of triggers capable of causing liquefaction in granular materials provides a greater control on the occurrence of soft-sediment deformation than do lithological controls such as grain size or interbedding of sandstone and mudstone. The findings are broadly consistent with interpretations of soft-sediment deformation in the Cosheston Subgroup in Pembrokeshire, SW Wales.     

A log‐normal spectral analysis of inorganic grain‐size distributions from a Canadian boreal lake core: Towards refining depositional process proxy data from high latitude lakes

Better methods for interpreting grain‐size spectra will enhance current understanding of past transport–depositional processes. A high‐resolution inorganic grain‐size dataset has been measured from a freeze core extracted from ‘Alberta Lake E’ a boreal fresh water lake 40 km east of the Athabasca Oil Sands in north‐eastern Alberta, Canada. The grain‐size spectra are remarkably consistent throughout the core, exhibiting a structure comprising six persistent grain‐size distributions below ca 250 μm, plus a rare medium‐sand distribution. Automated deconvolution of the grain‐size spectra produced poor results. Constraining the modes of two of the distributions produced deconvolution solutions that were statistically excellent and consistent with the structure of each spectrum. Statistical analysis of the ‘constrained’ solutions indicates that deconvolution successfully extracted independent grain‐size populations. Conversely, the multimodal spectra generate traditional measures (for example, mean grain size) that are inconsistent combinations of different individual populations and thus are poor proxies of transport–depositional processes. Alberta Lake E is situated in a boreal wetland landscape where sediment delivery is dominated by overland flow transport during spring melt. This context means that the Alberta Lake E grain‐size spectra can be interpreted to reflect: (i) a bedload component transported during short‐duration high discharge events that reflect the intensity of the melt; and (ii) a finer suspended load component representing material whose magnitude is controlled by the volume of the spring melt. Stratigraphically, bedload and suspended load populations demonstrate different short‐wavelength and long‐wavelength cyclicity, suggesting that spring melt is likely to be driven by cyclic external forcing factors. The links between the grain‐size spectra and spring melt have potential for generating proxy records that better capture the external controls over spring melt in boreal systems and the risks associated with these energetic hydrodynamics. This is exemplified by the coarsest Alberta Lake E distributions, which indicate that more intense spring‐melt dynamics occurred in pre‐historical times.     

能源盆地沉积学及其前沿科学问题

赋存油、气、煤和（或）铀能源矿产的沉积盆地,称为能源盆地。沉积作用及建造是影响油气煤铀同盆共存、成藏及分布的重要因素和物质基础。能源等沉积矿产及其形成,是沉积学的重要组成部分。通过讨论能源盆地沉积建造与油气煤铀赋存成藏及分布的内在联系,提出成煤建造在盆地演化和空间分布上,总体处于成油气建造和成铀建造的过渡、衔接部位和承前启后的演化阶段。并探讨了厚煤层的初始成煤物质来源与成因,蚀源区物源对盆地沉积建造、油气储层和铀成矿的重要影响。分析认为当前存在重先进技术观测测试,轻露头区精细剖析的倾向;对后期改造的影响程度和原盆古沉积面貌恢复的水平尚需重视和提高。能源盆地沉积学内涵的自然外延领域广阔,与之相关的前沿科学问题颇多。应将沉积学置于盆地形成演化和改造的时空过程中,兼顾地球环境和生物演变进程,进行整体、动态、综合研究。重点讨论了其中部分相关前沿科学问题,如:沉积盆地动力学、地球环境及生命演变对沉积和成矿作用的影响、有机与无机相互作用对能源矿产形成的影响、事件沉积学及深部作用与成矿作用的关联、能源矿产空间分区性及偏富极形成的沉积学环境、沉积建造和沉积矿产年代学等。     

铀矿沉积学研究与发展

随着铀矿床尤其是砂岩型铀矿勘探和开发的迅速发展,砂岩型铀矿沉积学的概念应运而生。铀矿沉积学是研究沉积盆地形成演化过程中铀的成矿作用、形成环境、含铀岩（层）系特征,以及沉积作用控制下铀的富集机理和分布规律的学科。它综合了铀矿地质学、盆地分析等学科的内容,具有较明显的学科交叉特点。砂岩型铀矿沉积学是铀矿沉积学最典型的代表,它以盆地分析、砂岩型铀矿地质学为重要理论平台,结合沉积学技术方法,具体研究砂岩型铀矿形成的物质来源、成岩作用与铀的预富集、沉积物的结构构造与渗透性、沉积体系与含铀岩系分析、流体作用与后期改造、层序地层与铀的空间分布、铀富集因素与沉积和古气候环境,沉积作用因素与砂岩型铀矿预测,以及管理信息化的三维可视化建模等。以新疆伊犁盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地北部等地区代表性砂岩铀矿为实例,从铀矿聚集与沉积物形成—演化过程、沉积物特征及沉积体系分析与铀矿聚集、层序地层学与铀聚集作用等方面分析了铀矿沉积学研究的最新进展和认识。同时对铀矿沉积学的发展趋势进行了展望:认为砂岩铀矿“大规模成矿作用”和铀的“超常富集”关键地质环境、含铀岩系沉积与铀的空间分布、多种高新分析测试技术的应用等方面将是铀矿沉积学未来研究和发展的重点。由于铀矿沉积学与人类生存环境关系的重要性,并且其涉及沉积学学科的方方面面,因此有理由相信,铀矿沉积学未来可能作为沉积学的一个独立分支学科将得到更好的研究和发展。     

河流沉积学研究热点与进展--第11届国际河流沉积学大会综述

第11届国际河流沉积学大会于2017年7月17日-21日在加拿大卡尔加里大学举行,每四年举行一次的国际河流沉积学学术会议,吸引了当今北美、欧洲、澳洲及亚洲从事河流沉积学及相关学科研究的众多知名学者参会,研究成果充分体现了当前国际河流沉积学研究取得的重要进展和发展方向。重要进展有:1）河流动力学及其变化过程研究。其中包括将今论古法论现代河流沉积过程与古老地层对比,河道-洪泛平原体系的越岸复合沉积动力学,河流动力学与变化过程研究展望,恢复河道迁移过程:新一代平面图演化模式的讨论,冲积河流和基岩河流的湍流、颗粒间作用和沉积作用;2）陆缘河流。包括河流入海处的地貌动力学与沉积学,河流补给边缘的沉积物搬运、地貌和地层特征,干旱地区河流、冲积扇体系与风的相互作用,植被生长前、无植物生长、或是植被发育区河流的沉积过程研究;3）河流沉积地层及其地下资源。包括源-汇系统,"河流相模式"是否有用的讨论,辫状河、网状河、曲流河概念的厘定等;4）河流地貌变化。包括气候改变、泥泞植被洪泛平原等对河流沉积物通量、河流模式等产生影响,河道中冲积岛屿的演化和稳定河流的蛇曲化,河流环境中沉积物生物作用等。基于上述资料分析,认为河流演化过程从定性向定量化研究,物理模拟与数值模拟技术是河流沉积学研究不可或缺的手段,应用定量建模、数学计算等方法进行精准研究,碎屑锆石U-Pb定年技术是新一代从源到汇研究的重要工具等诸多方面,是我国学者应该重视并开展研究的方向。     

从端点走向连续:河流沉积模式研究进展述评

从河道类型的划分、河床演变与河型转换、河道沉积与河流砂体的建筑结构要素、河漫滩沉积、季节性河流与分支河流体系、河流沉积相模式、河流沉积学研究技术与方法等方面对国内外河流沉积模式的研究进展进行了综述,认为近十年来河流沉积学的理论和方法都发生了重要的变化。地貌学家、沉积学家和工程师认识到河道形态是连续可变的,而不是只有4~40多个端点类型。河床的演变受河床比降、流量变幅、河岸沉积物粒度构成、气候、植被以及构造沉降速率等多方面的影响。垂向剖面分析法难以对古河流类型做出正确的判断,运用建筑结构要素分析法重建河道内大型底形的地貌形态是河型判别和河流相模式重建的正确方法。河漫滩是河流沉积事件记录最为齐全的部位,对河漫滩、天然堤和泛滥平原沉积层序的研究能够揭示更多古河流沉积过程以及古环境、古气候和古生物方面的信息。对季节性河流、受季风强烈影响地区的河流、以及不同气候带河流所发育的独特沉积构造和建筑结构要素的研究不断增加。分支河流体系的概念得到越来越多的应用,但也得到不少质疑。我国学者应当注重对现代河流地貌形态和沉积过程的观察,把河床演变学的定量方法与沉积学的观点、理论和资料相结合,利用露头、三维地震资料和探地雷达技术建立河流砂体内部建筑结构信息数据库,加强对古河流河漫滩和泛滥平原的沉积过程、特征及其控制因素的研究,加强对不同构造和气候条件下河流沉积的差异性研究,不断发展河流沉积学研究技术,加强河流沉积学实验室建设和研究队伍建设,加强国际交流与合作,使我国河流沉积学为国家经济社会发展提供更加有力和有效的支撑,为推动国际河流沉积学发展做出中国人自己的贡献。     

人类世生态地质学研究方法及应用研究

地质学家和社会学家广泛关注“人类世”这一新概念,但是,对于“人类世”的时间跨度仍然存在很大争议。在结合前人研究结果的基础上,对人类世提出了新的划分方法:认为人类世是一个以人类活动为主导因素的地质时期,要探讨人类世的生态与环境演化过程,就需要寻找一种有时间序列、分辨率高、分布范围广并且与生物活动紧密相关的沉积层。选取粪土层作为过去生态环境信息记录的新载体,运用多学科交叉的方法探索南极生态、气候和环境变化的问题,是南极无冰区生态地质学的理论基础。南极无冰区生态地质学是人类世生态地质学的组成部分,是沉积学与地球化学、考古学、生态学多学科交叉的结果,它的理论和方法已被成功地运用到北极和中国的南海地区,它应该放在全球的沉积学大平台上,开拓新的领域。并详细讨论了人类世生态地质学的研究方法及应用实例,对于了解人类世以来气候、环境和生态的变化及其与人类活动的关系具有重要意义。     

渝东北田坝地区五峰-龙马溪组页岩矿物学特征及其油气地质意义

渝东北田坝地区五峰-龙马溪组泥页岩的矿物成分主要为石英和黏土矿物,其次为长石,此外还含有少量黄铁矿、硬石膏等含硫矿物,以及极少量的碳酸盐矿物。沉积学及矿物学研究表明,五峰-龙马溪组的沉积环境以浅海陆棚为主,而浅海陆棚属还原环境,有利于有机质富集和保存,可以更好地形成页岩气;页岩含石英量较多并且脆性指数较高,因此有利于形成裂缝以利于渗流。与相邻的涪陵地区相对比,两者可比性较高,并且渝东北田坝地区五峰-龙马溪组页岩的石英等脆性矿物含量大于涪陵地区,而黏土矿物含量、碳酸盐矿物含量远小于涪陵地区;渝东北田坝地区黏土矿物组合反映,五峰-龙马溪组已进入了晚期成岩作用阶段,该阶段所对应的有机质成熟度为高成熟-过成熟,表明其成熟度条件有利于形成页岩气藏;进一步研究还发现,五峰组及龙马溪组页岩具有较高的孔隙度和渗透性,能为页岩气储存提供较好的储集空间。     

旋回地层学理论基础、研究进展和展望

在过去30余年中旋回地层学研究得到了极大发展, 对理解和解决地球科学领域众多科学问题做出了很大贡献.旋回地层学(Cyclostratigraphy)已被定义为"对地层记录的(准)周期性旋回变化进行识别、描述、对比和成因解释, 并将其应用于地质年代学以提高地层年代框架的精度和分辨率, 实现地层高精度划分与对比的一门地层学分支学科".能够反映古气候变化的岩性、岩相、地球物理和地球化学参数(即古气候替代指标)均可用于旋回地层学分析.通过岩性组合识别、频谱分析、连续窗口频谱分析、小波分析、滤波和调谐等方法可进行识别米兰科维奇旋回信号和建立高精度天文年代标尺.中国学者在北方黄土剖面、南海新近纪海相沉积、古生代海相沉积和部分中新生代陆相沉积中获得了良好的旋回地层学研究成果.对中国东北松辽盆地陆相白垩系和华南海相二叠系乐平统—中三叠统开展旋回地层学研究有望取得重要突破.      

南海表层沉积物中的碳酸钙含量分布及其影响因素

通过测定南海213个表层沉积物样品中的碳酸钙含量, 综合分析整个南海海域碳酸钙含量分布特征及其控制因素.结果表明, 不同的区域海洋环境, 控制表层沉积物中碳酸钙含量变化的因素也不尽相同: 大陆架区, 碳酸钙含量主要受陆源非碳酸盐物质的稀释作用而较低; 大陆坡区, 碳酸钙因丰富的物源量、低的陆源物质输入量和弱的碳酸钙溶解作用等因素而呈较高含量; 深海盆区, 碳酸钙含量因强烈的溶解作用而较低.根据碳酸钙含量在南海整个表层沉积物中的分布趋势, 推测南海纬度14°N以北的海域碳酸钙补偿深度(CCD)为3700m左右, 纬度14°N以南的海域CCD为4000m左右.Pearson相关分析表明, 南海表层沉积物中钙质超微化石对碳酸钙的含量分布具有较高的贡献率.