西藏色林错沉积物介壳同位素重建的2000年以来气候变化研究

青藏高原作为印度季风与西风交汇的特殊区域,对全球气候变化响应敏感,成为了古气候研究的热点地区。青藏高原湖泊众多,存在巨厚连续的湖泊沉积物,为古气候重建提供了优良载体。而介形类壳体在湖泊中沉积连续,生长过程记录了气候变化,同时有效屏蔽了湖泊水体中同位素的累积效应,能够反映介壳生长阶段短时间尺度的同位素水平,理论上是高精度气候重建的理想载体。基于此,本研究选取青藏高原中部地区湖泊色林错湖芯(SL16-1-1)顶部0～107 cm部分为对象,对其中的介形类壳体进行种属鉴定及碳氧同位素分析,以期建立高分辨率的古环境变化记录,结合沉积物Rb/Sr、 Ti/Si环境代用指标,重建色林错湖区近2000年来的气候变化记录,结果揭示了：1)介形类壳体碳氧稳定同位素变化对气候变化(尤其冷气候)尤为敏感,是重建高分辨率环境变化过程的优良载体;2)色林错地区对小冰期冷事件的响应较早于其他地区;3)色林错介形类壳体2000年来的气候重建结果与青藏高原研究成果大体一致,特别是与内地文献记录和物候史料记载高度一致,说明色林错湖泊记录具有广泛代表性,同时证实利用湖泊沉积物介形类壳体进行古气候高分辨率重建具有可靠性。     

腕足壳体与碳酸盐岩全岩中碳、氧、锶同位素差异

利用碳酸盐岩中的地球化学信息反演是研究地质历史时期古环境、古气候变化的一种常用手段.上世纪八十年代前,学术界一直将碳酸盐岩全岩样品作为研究对象.近年来,腕足化石壳体引起了科学家的注意,认为相比碳酸盐岩全岩样品,腕足壳体能更为完好地保存原始的地球化学信息.研究通过对比四川龙门山泥盆纪腕足化石和碳酸盐岩全岩样品中碳、氧、锶同位素(黄思静、卢长武等人数据),发现腕足化石中氧同位素明显高于碳酸盐岩全岩;但碳、锶同位素基本一致.上述结果表明:相比腕足化石,碳酸盐岩全岩样品蕴含的地球化学信息虽有所差异,但在大多数情况下,尤其是缺乏腕足化石的时期,碳酸盐岩全岩蕴含的地球化学信息照样可以反演地质历史时期的古环境变化,尤其是碳、锶同位素.     

白垩纪特殊沉积的古气候指示及红层定量古温度测量研究

介绍了白垩纪陆相红层研究的现状及前景,特别是其在白垩纪陆相古气候恢复方面所具有的重要意义。系统讨论了白垩纪陆相红层中的特殊沉积及其古气候指示意义,并讨论了碳酸盐岩氧同位素方法定量古温度恢复的可能性及其局限性。指出白垩纪古气候具有时间上和空间上的不均匀性;并结合陆相红层的类型、特殊沉积的分布,参照古生物的地理分区对白垩纪古气候进行初步地理分区。     

冀北滦平陆相侏罗—白垩系生物地层界线及候选层型研究进展

滦平盆地张家沟侏罗—白垩系界线上下为连续沉积的滨浅湖—半深湖序列,介形类和叶肢介类化石丰富,是中国陆相J\K界线理想的层型候选剖面。通过晚侏罗世和早白垩世介形类、叶肢介生物组合及沉积学与成因地层学的综合研究,认为陆相侏罗—白垩系生物地层界线以介形类大个体滦平介Luanpingella的消失、女星介Cypridea的出现,叶肢介Nestoria、Pseudograpta及Keratestheria等的消失以及Eosestheria的始现,扇三角洲平原或前缘亚相或等同亚、微相带的结束为标志。陆相界线层型研究和定义异于海相盆地,陆相环境生物化石的自然缺欠可以通过地层格架建立及沉积亚微相序列高精度地划分、对比予以弥补,并应纳入陆相界线层型的定义中。     

冀北滦平陆相侏罗—白晋系生物地层界线及候选层型研究进展

滦平盆地张家沟侏罗－白晋系界线上下为连续沉积的浅湖一半深湖序列,介形类和叶肢介类化石丰富,是中国陆相J／K界线理想的层型候选剖面。通过晚侏罗世和早白垩世介形类,叶肢介生物组合及沉积学与成因地层学的综合研究,认为陆相侏罗－白垩系生物生物地层界线以介形类大个体滦平介Luanpingella的消失,女星介Cypridea的出现,叶肢介Nestoria,Pseudograpta及Keratestheria等的消失以及Eosestheria的始现,扇三角洲平原或前缘亚相或等同亚,微相带的结束为标志,陆相界线层型研究和定义异于海相盆地,陆相环境生物化石的自然缺尔可以通过地层格架建立及沉积亚微相序列高精度地划分,对比予以弥补,并应纳入陆相界线层型的定义中。     

松辽盆地青山口地区嫩江组下部生物地层及环境变化

对松辽盆地青山口地区后金沟剖面进行化石的系统采样、鉴定和分析,识别出了介形类Cypridea gunsu-linensis-Cypridea ardua和Ilyocyprimorpha netchaevae-Periacanthella portentosa-Cypridea ordinata组合,孢粉Proteacidites-Cyathidites-Dictyotriteles和Lythraites-Aquilapollenites-Schizaeoisporites组合。根据介形类、孢粉化石组合,结合叶肢介化石和岩性等资料,厘定了该剖面的层位,认为后金沟剖面属于嫩江组一段上部-二段下部。在生物地层研究的基础上,探讨了沉积时期的古生态、古环境、古气候分析。根据介形类化石的保存特征及丰度、分异度,并结合其他资料,推测在嫩江组一段-二段沉积过渡期发生了一次大规模的湖侵。伴随着湖侵,介形类经历了一个衰退、消亡、复苏的过程。根据对孢粉的分析,认为该沉积期总体属于湿润到半湿润的热带、亚热带气候,其中在嫩江组二段底部黑色页岩的沉积期显得气候更加湿热,向上开始逐渐变干凉。     

末次冰期黄土中蜗牛壳体碳酸盐同位素组成与其环境指示意义

为了揭示蜗牛化石壳体碳酸盐（文石）稳定同位素组成的古气候和古生态环境指示意义,对采集于河南荥阳邙山末次冰期黄土剖面上部中的粉华蜗牛（Cathaica pulveratrix）化石壳体碳酸盐进行了碳、氧稳定同位素分析,同时还对全岩有机物质（SOM）碳同位素组成以及全岩磁化率和粒度等气候替代指标进行分析,结果显示：剖面中反映蜗牛食物碳同位素组成的壳体δ¹³C_SSA的变化,与反映古植被碳同位素组成的全岩有机物质碳同位素组成（δ¹³C_SOM）无显著的相关关系,但是壳体¹³C相对于SOM的富集程度（Δδ¹³C_SSA-SOM）的变化与石笋氧同位素记录的末次冰期东亚夏季风强度演化同步一致;   壳体δ¹⁸O_SSA的变化不但与黄土磁化率、粒度等气候替代指标变化具有显著相关性,同样也与末次冰期东亚夏季风强度演化同步一致。这些特征,一方面说明受季风环流控制的气候温湿程度变化左右蜗牛夏季活动的几率和食物的类型,干冷气候条件下,相对温湿夏季成为蜗牛活动主要时期,相对富集¹³C苔藓、菌类和植物可能是蜗牛的主要食物;   另一方面暗示蜗牛化石壳体碳酸盐稳定同位素组成能够指示气候温湿程度和生态环境的变化。     

龙门山泥盆纪腕足化石锶同位素组成特征及其古环境意义

生物成因的海相碳酸盐岩中Sr同位素组成与演化是目前研究古海平面变化、造山运动以及古气候变化的主要工具,在海相地层定年及全球等时对比研究中发挥着重要作用。对四川龙门山泥盆纪剖面腕足化石Sr同位素组成进行了研究。保存鉴定结果显示：腕足化石壳体结构保存完整;阴极射线照射下壳体不发光或部分壳体呈微弱橙黄色;大多数壳体微量元素Mn〈250μg／g、Sr〉400μg／g。表明腕足化石保存完好,后期成岩作用影响微弱。锶同位素结果显示：龙门山泥盆纪sr同位素演化同全球泥盆纪Sr同位素演化基本一致,表明龙门山泥盆纪Sr同位素演化受全球性变化影响。早泥盆世较高Sr同位素比值（甘溪组0．708437）可能是受加里东造山运动的影响,大量古陆的出露,风化作用的加强所致。其后的缓慢下降可能受海平面上升古陆面积缩小的影响。中泥盆世Sr同位素组成低值平台显示着幔源Sr和陆源Sr（风化作用较弱）输入量之间的平衡。随后的Sr同位素组成的上升可能是受中泥盆世开始温度上升的影响,致使风化作用的加强所致。     

西藏仲巴县旧儿古湖距今40000—10000aBP的介形类及其反映的环境和气候变化

西藏仲巴旧儿古湖阶地剖面厚43m,于25.4m以上产介形类化石,计6属12种。依据各属种的生态特征、化石组合变化及沉积特征,对古湖沉积环境的分析表明:约40000～36300aBP前为湖泊三角洲沉积环境,不适宜介形类等生物生存或不利于介形类壳体的保存。36900～34470aBP属湖泊边缘相沉积,湖面较宽,湖水较深,有一定的咸度,介形类丰度高,属种类型多,气候暖湿。34470aBP之后末次冰期来临,气候逐渐干冷,湖泊萎缩,介形类属种与数量明显减少,尤其在30000aBP前后至18000aBP气候趋干冷,湖内生境更差;18000～10460aBP湖泊已近干涸,仅剩下耐于生存的个别分子,说明新仙女木事件在本区有较明显的响应。而自10460aBP之后,湖内生物重又开始复苏,介形类数量和属种类型又明显增加,说明气候开始转暖,气温回升,进入全新世的暖期。     

白垩纪陆相红层及其古温度的氧同位素重建方法探讨

介绍了白垩纪陆相红层研究的现状及前景,特别是其在白垩纪陆相古气候恢复方面所具有的重要意义,并介绍了氧同位素测温方法的一般原理.在白垩系陆相红层古温度恢复过程中可能普遍使用两种载体：碳酸盐岩及三价铁氧化物.陆相红层古温度重建对于理解陆相古气候、陆相红层的形成机制、重大地质事件以及“温室气候"具有十分重要的科学意义.     

大庆油田徐22井青山口组/姚家组微体生物及其古气候响应

对大庆油田徐22井青山口组/姚家组界线上下约12.20 m长的岩心做了详细采样、描述,进行了孢粉、介形类化石的处理、鉴定和分析,以恢复界线上下的古环境和古气候。研究表明,采样段底部沉积期主要出现一种相对深水还原的沉积环境,介形类、水源和陆源生物均比较繁盛,孢粉Cyathidites类型占优势,显示出一种相对温暖湿润的气候;向上岩层颜色变浅,粒度有所加粗,化石含量迅速减少,反映出沉积水体急剧变浅,气候变得比较干热,生物受到打击,在1 612.90 m界线处介形类化石完全消失,孢粉含量也急剧减少;再向上岩性明显变粗,并出现红层,反映当时湖水变得很浅,可能为三角洲淤积相,气候更加干热,并有波动,化石很少见。因此可以看出在界线上下热带、湿润-半湿润气候的大背景下,水体由深而平静变得浅而动荡,气候由相对温暖湿润变得相对干热,生物出现由繁盛到衰退的变化过程。     

对苏北含油盆地下第三系古环境和古气候的探讨

本文从以下几方面探讨苏北含油盆地下第三系古环境和古气候:主要根据下第三系碳、氧稳定同位素研究成果;其次根据1.钙质超微化石;2.介形类化石分布特征;3.孢粉鉴定结果;4.有孔虫出现的特点;5.E_f2、E_f4的有机地球化学条件相互佐证而得出的。通过上述分析,表明苏北含油盆地下第三系的古环境是以河湖相为主体,仅在E_f2、E_f4时期曾经受间歇性的海漫,形成混合型的沉积环境,使古盐度相对增高。本区下第三系沉积时的古气候属南亚热带的气候,年平均温度为21℃。     

泥河湾盆地井儿洼剖面揭示的47～25 ka BP期间的气候环境演化

利用泥河湾盆地井儿洼剖面孢粉、粒度、碳酸盐含量、介形类壳体的δ18O及δ13C等多种环境代用指标,对泥河湾盆地47～25kaBP期间的古气候环境特征进行了探讨。结果表明,47～39kaBP期间,植被生长稀疏,降水较少,气候冷干。39～30kaBP期间,森林植被发育,入湖的粗颗粒物质增多,表明降水较多。同时介形类的大量繁殖造成碳酸盐含量的显著增高,以及介形类壳体δ18O和δ13C相对偏负,说明当时湖水的水热组合适宜,气候总体暖湿。自30kaBP开始,气候逐步恶化;25kaBP左右,井儿洼剖面沉积中断,气候转为冷干。总体而言,39～30kaBP期间,泥河湾盆地的气候暖湿,其暖湿的气候特征与青藏高原和西北地区的气候具有较好的一致性。     

陆生蜗牛壳体碳氧同位素在古环境中的应用综述

陆生蜗牛壳体碳、氧稳定同位素组成分别受蜗牛生长时期植被中碳同位素组成和大气水中氧同位素组成的控制,已成为古气候和古环境重建的重要代用指标.本文详细介绍了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候重建的指示机理、样品预处理方法及其在14C测年、古气候和古植被研究中的应用现状.在此基础上讨论了蜗牛壳体碳酸盐碳、氧同位素古气候解释中存在的问题,介绍了该领域未来的研究方向与趋势.     

松辽盆地大陆深部科学钻探地球科学研究进展

松辽盆地大陆深部科学钻探工程"两井四孔"之一的松科二井东孔(简称松科二井),位于黑龙江省安达市境内,于2018年5月26日正式完井。松科二井的科学目标涵盖古气候研究、资源能源探索、基础地质研究和发展深部探测技术四个方面。自2014年正式开钻以来,松科二井科学钻探工程组织实施了钻井取芯、原位测井、岩芯元素化学分析以及井周边深部结构探测等工作,目前已取得初步科研进展:获取长4134.81 m原位岩芯资料,完成了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,初步建立起陆相地层标准剖面;发现了松辽盆地深部非常规天然气资源与盆地型干热岩良好的勘探开发前景;首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,并发现白垩纪气候波动重大事件;揭示了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论依据。松辽盆地大陆深部科学钻探工程的实施,对探索地球奥秘、解决深部能源环境等重大问题,具有重要意义,是"向地球深部进军"道路上迈出的坚实一步。     

松辽盆地南部上、下白垩统界线研究：以松辽盆地国际大陆科学钻探松科3井为例

国际上公认的上、下白垩统界线绝对年龄为100.5 Ma,该界线的“金钉子”位于海相地层中,而陆相层序中有关该地层界线的“金钉子”迄今尚无报道。陆相上、下白垩统界线的研究对于了解白垩纪中期温室条件下陆地上所经历的古地理、古环境、古气候的演化过程具有重要价值。我国东北地区的松辽盆地发育完整的白垩纪陆相地层,可能为陆相的上、下白垩统地层界线的研究提供连续的地质记录。本文基于松辽盆地国际大陆科学钻探松辽盆地南部松科3井全取心资料,通过对岩石类型、岩性序列和沉积相研究,于井深1 191.6 m处的泉头组二段上部滨浅湖相沉积序列中发现灰色、灰绿色流纹质岩屑晶屑沉凝灰岩。通过同沉积期岩浆锆石U-Pb测年获得年龄(96.8±2.9) Ma,时代属于塞诺曼中期。结合前人资料得到研究区登娄库组—泉头组沉积速率为90.54～110 m/Ma,由此确定出上、下白垩统界线位于松科3井泉一段中部(井段1 526.6～1 598.6 m)。本文在考虑测年结果误差的情况下,另外计算出松科3井上、下白垩统界线介于泉二段中部至登四段上部(井段1 279.6～1 917.6 m)。其他学者基于松辽盆地北部松科1井和松科2井...     

沉积地层中的黄铁矿形态及同位素特征初探——以华南埃迪卡拉纪深水相地层为例

地质历史时期新元古代大气氧含量普遍较低。在硫酸盐还原细菌作用下,作为海洋重要的氧化性离子,陆源硫酸根离子有效促进了深层海水的氧化进程。在此过程中,硫元素在硫酸根和黄铁矿之间发生显著同位素分馏,其分馏程度可反推当时古海洋的氧化还原状态。沉积地层中的黄铁矿普遍具有多种形态,不同形态黄铁矿的形成环境多有不同。如草莓状黄铁矿多形成于底层缺氧水体或沉积物的浅表面,而大颗粒单晶黄铁矿或脉状黄铁矿则多沉积于成岩早期的沉积物孔隙或形成于成岩后期的热液改造。与草莓状黄铁矿不同,大颗粒单晶或脉状黄铁矿的硫同位素组成并不能反映沉积时期的古海洋氧化还原条件。判定沉积地层中不同形态的黄铁矿及形成过程,是获得有效反映海洋沉积环境硫同位素组成特征的基本前提。简要总结了地质历史时期沉积地层中的黄铁矿类型及矿物形成过程,并以华南埃迪卡拉纪蓝田组岩芯样品为例,识别出各个样品中的黄铁矿形态组成特征,对比分析了全岩黄铁矿与样品中大颗粒黄铁矿硫同位素组成差异。研究结果表明:不同岩性样品中黄铁矿的形态种类及含量均存在差异。页岩样品保存有更好形态的自形晶以及草莓状黄铁矿;碳酸盐岩样品中具有较多自形晶以及他形晶黄铁矿,并且其中的少量草莓状黄铁矿遭受后期成岩作用而发生不同程度的晶体蚀变。样品中大颗粒黄铁矿的硫同位素值（δ34S_L-pyr）通常显著高于全岩黄铁矿的硫同位素值（δ34S_T-pyr）,最大差值可达48.5‰。在利用黄铁矿的硫同位素组成来反推当时古海洋环境时,需要区分不同形态黄铁矿,仔细剔除大颗粒黄铁矿,降低成岩期黄铁矿对样品中硫同位素组成的影响。更细致的微区黄铁矿硫同位素分析工作将依赖于SIMS分析测试手段进行。     

柴达木盆地全球末次冰期介形类动物群的演变

晚更新世晚期，柴达木盆地达参1井井深46m以下的沉积物内，水生生物化石有很高的丰度和分异度。介形类为 Cyprideis torosa-Ilyocypris inermis组合，伴生有轮藻类、腹足类、双壳类、植物和鱼类等化石。井深46m~10m，为全球末次冰期盛冰阶（25ka~10ka B.P）沉积，当时气候极端干冷，出现干盐湖地质事件（playa），沉积物由湖相泥岩迅速演变为石盐层，生物化石罕见，几近绝迹。平均40m厚的石盐沉积遍及三湖(台吉乃尔湖、达布逊湖和霍布逊湖)地区，形成了该区天然气赖以保存的最后一道屏障-天然气藏的盖层。井深约10m以上，为全新世暖期或称现代间冰期沉积物，渐变为浅湖相泥岩和粉砂岩夹膏盐沉积。当时处于氧同位素阶段1，湖水盐度逐渐降低，水生生物丰度和分异度再度增高，介形类更替为半咸水-淡水介形类Candona neglecta-Candoniella lactea组合，伴生有丰富的轮藻、腹足类、双壳类等。直到现代，台吉乃尔湖、达布逊湖和霍布逊湖以南由于受昆仑山充足的淡水补给影响，水生生物丰富。三湖以北，远离主要淡水补给区，水体较咸，介形类则为典型的盐湖介形类Eucypris inflata所替代，膏盐沉积比三湖以南明显增多。     

茂名油页岩沉积有机质特征及古气候意义

基于海洋沉积确定的始新世晚期至渐新世早期(约33.5 Ma)的气候过渡期是新生代全球性气候事件,但长期以来相关的陆相沉积记录研究则比较缺乏。本文对形成于始新世晚期至渐新世早期的茂名油柑窝组油页岩样品进行了有机质丰度、烃类组成、单体烃碳同位素组成等分析,以期研究低纬度陆相沉积有机质对古近纪始新世-渐新世气候过渡期(EOT)的响应。研究结果显示,埋藏较浅的上部层位样品正构烷烃碳同位素组成显著正偏,为-19.1‰~-25.9‰,平均值为-22.2‰;而下部层位样品正构烷烃碳同位素组成在-23.7‰~-30.2‰,平均值为-26.3‰。两个样品正构烷烃碳同位素组成之差在1.5‰~8.1‰,平均值之差为4.6‰。正构烷烃碳同位素组成的显著差异指示了EOT低纬度陆相古气候变化引起的陆相有机质响应,而这种响应与当时大气CO2浓度和海洋温度降低导致的气候和植物群落变化密切相关,即可能存在着C3植物向C4植物的转化、C4植物的迅速增加并最终导致沉积有机质碳同位素组成的变化;也可能是由于大气CO2浓度降低导致的大气CO2碳同位素组成整体正偏的结果。很显然,进一步详细的连续剖面分析将对研究古近纪EOT低纬度陆相古气候变化提供重要科学依据。     

松辽盆地三肇地区扶余油层和杨大城子油层介形类古生态及沉积环境探讨

笔者较系统地对松辽盆地三肇地区扶余油层和杨大城子油层(以下简称扶、杨油层)介形类的组合特征、分布范围以及古生态进行了研究。研究表明,扶、杨油层沉积时期的介形类自初期少量出现,之后发展并繁盛,末期全部绝灭。这种变化不仅表现为介形类动物群的属和种数有较大幅度的增加,而且其壳饰类型、分布范围与壳体保存状况也发生了规律性变化,但总体上仍为壳饰简单、属种类型较多、大小个体混生并生活于浅水湖泊环境的介形类群体。对介形类的埋葬环境与分布范围的分析表明,仅含有少量介形类化石碎片的杨五组、杨四组的沉积环境为冲积平原环境,而含有较丰富介形类化石的杨三组—扶上组的沉积环境则以浅湖环境为主,并自杨三组沉积时期在该区中部出现大范围的浅水湖泊后,随着时间的推移,湖泊分布范围与水深在缓慢的扩大或增加,至扶下组沉积时期该湖泊向西已扩大至大庆长垣以西,从而与齐家—古龙地区的湖泊连为一体,组成统一的松辽古湖泊。湖泊水体浅、气候干燥、氧化作用强,可能是造成该时期湖相砂、泥沉积物呈现红色的主要原因。