鄂尔多斯盆地南缘上二叠统——中下三叠统地球化学特征及其古气候、古环境指示意义

为探索陆相湖泊环境记录中二叠纪—三叠纪之交古气候演化的信息,以鄂尔多斯盆地南缘陕西铜川石川河剖面上二叠统石千峰组(P3s)和三叠系的刘家沟组(T1l)、和尚沟组(T1h)、纸坊组(T2z)为研究对象,对界面上下地层开展了系统的矿物学、岩石学和地球化学研究。通过主量和微量元素、碳氧同位素以及TOC测试对古盐度、古氧化还原环境和古气候演化规律进行分析。测试结果显示在二叠系—三叠系(P/T)界线附近主、微量元素和碳、氧同位素发生较明显的变化,气候环境代用化学指标的波动指示了从晚二叠世至早中三叠世鄂尔多斯盆地的古气候、古环境的变化。研究结果表明上二叠统石千峰组形成于河流-三角洲沉积环境,氧化程度相对低,古气候相对温暖湿润;下三叠统刘家沟组与和尚沟组的紫红色砂泥岩代表水体较浅的河流-三角洲相,强氧化环境,气候干旱炎热;而到中三叠统纸坊组沉积期,湖平面上升,元素的迁移作用加强,氧化程度变弱,气温降低,气候转为半干旱半湿润气候。碳同位素分析结果显示,鄂尔多斯盆地陆相P/T界线上δ^13CPDB存在显著负偏,与全球范围内的海相P/T界线具有一致性,说明在华北地台陆相P/T界线上同样存在气候突变和生物灭绝等重大地质事件的沉积记录,与海相地层可对比。     

碳酸盐岩C,O,Sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用

碳酸盐岩C,O,Sr同位素研究是地球化学重要的示踪手段之一,它可以为研究古气候、古环境的变化提供定量的依据.研究结果表明:δ(13C)的高值对应海平面的上升和有机碳埋藏速率的增加,δ(13C)的低值则对应了海平面的下降和有机碳埋藏速率的降低;87Sr/86Sr比值与海平面变化呈负相关性;δ(18O)常作为判断碳酸盐是否受后期变化的标志之一.用海相碳酸盐岩C,O,Sr同位素示验古气候,古海洋环境,一般要求(Mn/Sr)＜-10×10-3,δ(13C)与δ(18O)不呈正相关关系.     

内蒙古伊克昭盟盐湖晚第四纪氧碳同位素记录及古气候研究

根据内蒙古伊克昭盟５个盐湖中６个钻孔岩心的３４０件氧碳稳定同位素样品测试数据，分析了该区的古气候变化特征。氧碳同位素记录的研究表明，盐湖水体的δ＾１３Ｃ值的湖动主要受湖泊水体中ＴＤＩＣ变化以及湖泊水体与大气间碳交换的制约。盐湖的水体环境在过去２３ｋａ之中经历了１７次明显的波动变化，提示了晚更新世冷湿－早全新世暖湿－中晚全新世暖干的晚第四纪气候变化规律及３个重要的气候事件，并预测未来全球长周期气候演     

岷江叠溪古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录所揭示的古气候演化特征

距今近2万a来的古气候恢复越来越受到人们的重视，研究的方法途径也越来越丰富，利用沉积物碳酸盐碳氧同位素δ^18O、δ^13C值来反演古气候就是其中之一。文章利用古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录对岷江上游叠溪古气候演化特征的初步研究表明，在距今约22000－9000年（约22KaBP-9KaBP)间该区古气候可分为7个阶段。各个阶段的古气候特征分别为：①约22kaBP-20kaBP，气候为冷干；②约20kaBP-17kaBP，气候为冷湿；③约17kaBP-14kaBP，气候为热干；④约14kaBP-13kaBP，气候为冷湿；⑤约13kaBP-11kaBP，气候为热偏干；⑥约11kaBP-10kaBP，气候为热干；⑦约10kaBP-9kaBP，气候为冷湿。     

辽西北票中晚侏罗世髫髻山组木化石的古气候、古环境和古生态意义

木化石在陆地生态系统古气候、古环境和古生态研究方面具有重要的意义。辽西北票地区中晚侏罗世髫髻山组保存有数量丰富、类型多样且解剖构造保存完好的木化石。基于北票木化石树木年轮、树桩直径等数据计算了木材早材与晚材的比率(E/L),并推算了松柏类树木古树高。通过已有测量的树木年轮直径,应用Niklas(1994)和Mosbrugger(1994)两种方法恢复了化石森林中松柏类树木的古树高约为25m。推断中晚侏罗世的裸子植物森林树木生长的环境为以火山岩和湖相沉积为主,降水丰富。推断髫髻山组属于温暖、湿润、季节性明显的亚热带到暖温带气候,有利于植物的生长与发育。木化石木材组织中呈现的特殊解剖构造包括假轮、创伤树脂道、年轮扭曲、虫孔等,也能够揭示辽西北票中晚侏罗世植物生长过程中的古气候与古环境状况。表明辽西北票地区中晚侏罗世古气候虽然有利于植物生长,但生长期间受到了火山喷发、虫害、大风、降温等多种不利气候变化的影响与干扰。     

藏北安多东巧地区晚侏罗世生物礁古生态学研究

安多东巧地区上侏罗统沙木罗组主要为一套潮坪相碎屑及台地相碳酸盐沉积,其中的特征沉积是发育有生物礁。造礁生物主要为层孔虫,其次为珊瑚,其中,层孔虫又可以分为筒状、块状和枝状3种宏观形态。在对造礁生物的个体生态学分析基础上,根据其组合特征,将生物礁划分为3个造礁群落,分别是Milleporidium—Cladocorops...     

柴达木盆地西北缘上干柴沟组泥岩地球化学特征与古环境古气候意义

柴达木盆地西北缘新生界古环境对揭示盆内的油气形成与演化有着重要的理论和实践意义.本文以盆地内上干柴沟组冷湖四号井中的26件泥岩样品为研究对象,通过常量、微量元素的变化特征来分析其古环境古气候演化历程.结果 表明,所有样品的Sr/Ba＜1、Th/U＞2,指示为陆相淡水环境;V/Cr、Ni/Co、U/Th和V/Sc值分别为0.07～0.01、3.25 ～ 2.18、0.48～0.18和8.82～5.53,均指示氧化环境,与其棕褐色的颜色特征反映的沉积特征相吻合,推测由喜马拉雅中期运动导致的盆地北缘隆起致使湖盆下沉、湖面下降形成氧化环境有关.古气候指标Sr/Cu值为13.35～5.91,表明气候总体偏温湿,温湿气候期大致可分为两期:31.0～28.7、27.7～22.5 Ma,干旱气候也大致分为两期:28.7～27.7Ma、22.5～21.0 Ma,Rb/Sr、Fe/Mn值指示的气候温湿变化趋势与此基本一致,沉积学和古生物学特征同样表明该沉积期总体处于温湿环境.温湿气候、淡水环境响应了该时段全球升温的气候背景.阶段性干旱气候的出现,与前期可能受青藏高原隆升的影响,后期主要与北特提斯海退有关.     

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.     

根管石地球化学研究进展

根管石是高等植物的化石遗迹, 是陆地生态系统的敏感指示剂。根管石及其相关特征不仅证实了古土壤的存在并反映出古代陆地渗流环境的演化, 同时为研究古地理、古气候以及植物古生态提供了重要信息。近几十年来, 国际上对黄土-古土壤序列、海岸带和蒸发盐湖等环境中根管石的地球化学特征、成因和形成环境等已经进行了一系列研究并取得了一定的成果。本文总结了根管石的地球化学研究进展, 概括了不同环境中根管石的形态、矿物组成、碳氧同位素组成以及碳同位素定年等特征, 论述了根管石的形成过程及其对环境的指示意义。     

沉积物中古DNA在古生态、古环境和古气候研究中的应用

随着分子生物学技术的发展,DNA技术的应用逐渐从生物学研究拓展到进化、环境和气候变化等研究领域。因为DNA容易受到水解、氧化、紫外辐射、酶解等过程的破坏,所以人们认为DNA很容易降解,保存时间不长,但是近年来的研究成果显示,古生物和古人类的化石或骨骼、冻土、湖泊海洋沉积物等样品中包含已保存数千年甚至长达数百万年以来的古DNA。古DNA作为重要的信息载体,可以诠释人类、动植物和微生物进化和迁移过程及它们对环境和气候变化的响应。反过来,古DNA在古环境、古气候重建方面也起着重要作用,沉积物样品的古DNA往往保存了历史时期的水体和水体周围环境以及气候变化等信息。通过对沉积物中古DNA的研究,可以获得历史时期的水生生物(包括藻类、水生动植物等)的群落演化,和水体周围岸基生活的动植物群落(植物落叶、动物毛发冲带到水体并沉积下来)演替,进而反演水体和水体周围气候环境以及气候变化信息。通过研究古人类和动物化石中保存的DNA,可以探讨人类的迁徙和进化过程,溯源家畜的驯化历史。本文将介绍环境古DNA的保存和可靠性评价,重点探讨古DNA在古生态以及古环境、古气候重建研究中的优势及应用,并展望古DNA在生物进化和环境研究等领域的应用前景。     

川东南地区洗象池组碳氧同位素特征、古海洋环境及其与储集层的关系

本文在野外剖面调查的基础上,结合薄片观察,对川东南地区三汇剖面寒武系洗象池组237块碳酸盐岩样品进行了系统的碳氧同位素组成研究,结果表明,δ~(18)O值主要分布在-8‰～-6‰,平均为-7.63‰;δ~(13)C值介于-5.53‰～3.44‰之间。利用碳氧同位素数值计算古盐度及古温度结果表明,绝大多数Z值高于120‰,且δ~(13)C值大于-2‰,古海水温度主要集中在19～25℃,说明整体为海水-咸化海水沉积环境与温暖或炎热的亚热带气候。认为洗象池组沉积期海平面变化有五个阶段:早期缓慢上升与下降,中期快速海侵,中后期缓慢海退,后期动荡,末期海退。三汇剖面洗象池组储集层岩性主要为颗粒云岩及晶粒云岩,储集空间以溶蚀孔洞、粒间孔与晶间孔为主。多期的海平面的下降,对应碳同位素多旋回负漂,从而发育向上变浅的多旋回韵律性地层,形成纵向上的多套储集层,洗象池组储集层的形成与演化受海平面变化控制,主要发育在古地貌较高处与滩体向上变浅旋回的上部。另外,依据δ~(13)C值显著的正漂移,明确了芙蓉统地层的底界,为四川盆地寒武系地层的划分提供了证据。     

羌塘盆地胜利河地区雀莫错组地层及其古环境

在羌塘盆地胜利河地区实测了多条雀莫错组地层剖面,在区块南部剖面中采集到大量的硅化木以及一定含量的双壳类Astarte delicata Fan,A.cf.voltzii Goldfuss,Pleuromya sp.,Protocardia sp.,Modiolus sp.,Neomiodon sp.,Chlamys sp.等和孢粉化石Cyathidites,Deltoidospora,Neoraistrickia,Classopollis等。雀莫错组地层之下广泛沉积了一套那底岗日组火山-火山碎屑沉积,其火山岩喷发年龄为205～220Ma。雀莫错组地层之上与中侏罗统布曲组整合接触,依据上述特征确定了雀莫错组地层的时代为早-中侏罗世。雀莫错组地层沉积早期,以冲积扇-辫状河砾岩沉积为特征,之上沉积了一套三角洲相碎屑岩地层及局限台地相灰岩沉积,表现为一个向上变深的海侵序列。雀莫错组沉积期,胜利河地区处于偏潮湿的热带-亚热带环境。     

Sedimentation Geochemistry and Environmental Changes during the Late Pleistocene of Paleolake Qarhan in the Qaidam Basin

On the basis of the analyses of TOC, CaCO3, δ13Corg, δ18O, and δ13C of the shell bar section in the Qaidam basin, and compared with grain size data, the environmental change history of the high water level of paleolake Qarhan was reconstructed and it could be divided into five stages. From 39.7 to 35.8 kaBP was the development period of high paleolake level. From 35.8 to 33.6 kaBP and 33.6 to 27.2 kaBP, TOC and CaCO3 contents and δ18O values were high, whereas, δ13Corg values and median size content were low, reflecting a warm-humid climate and high lake level. During 27.2-22.3 kaBP and 22.3-17.5 kaBP, both temperature and the lake level were lower than those in the previous stages, but the climate was still warmer and more humid than that of today. The lake level decreased between 32.4 and 32.2 kaBP, 30.4 and 29.8 kaBP, and 28.4 and 27.2 kaBP. Generally, the climate was warm and humid in Qaidam basin and the high lake level sustained between 39.7 and 17.5 kaBP. The lake retreated abruptly at 17.5 kaBP, with a very strong increase in evaporation, which resulted in salt formation and the extinction of Corbicula.     

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候演化——以永浅1井为例

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区沙溪庙组沉积期的古环境与古气候演化过程。研究结果表明,Sr/Ba比值、Rb/K2O比值、Ca/Mg比值和Ca/(Ca+Fe)比值指示川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期整体为淡水环境,但在沙溪庙组一段沉积中、晚期出现了短暂的水体盐度升高;V/(V+Ni)比值、U/Th值、V/Cr比值与Ni/Co比值指示沙溪庙组沉积期整体为间歇暴露的浅水氧化环境,局部为弱氧化或还原环境;C值、CIA值和Rb/Sr比值等指标显示,沙溪庙组沉积期古气候总体为温暖湿润的气候环境,但期间发生波动性干旱,在温暖湿润和半干旱—半湿润之间频繁波动。多元地球化学参数为川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期的古气候演化和区域性古气候对比提供了新的证据。     

浙江江山灯影组碳、氧同位素特征

通过测试分析了浙江江山灯影组碳酸盐岩的碳、氧同位素特征。结果显示δ^13C值在-2．11‰～2．71‰之间，底、顶部表现为负异常，主体部分比较平稳，变化频率不大。呈微弱的降低趋势；δ^18O值在-3．52‰～-8．76‰之间变化，整体比较平稳，从底到顶呈略降低的变化趋势。浙江江山碳、氧同位素的特征与国内外同期地层非常相似，具有全球可对比性，反映浙江江山地区在灯影初期海平面短暂下降，随后海洋环境相对稳定，直到灯影末期，与全球古环境发生强烈变化一样，本区海洋环境也发生了强烈变化。     

豫西宜阳地区三叠纪早期孙家沟组上段湖相碳酸盐岩碳氧同位素和古环境分析

孙家沟组是华北板块二叠纪和三叠纪转折时期的沉积记录,选择记载气候变化的材料,揭示气候的连续性变化,对于分析华北板块在这一转折时期古环境的重大变革具有重要意义。本项研究选择地层出露良好的华北板块南部豫西宜阳地区,以孙家沟组上段呈韵律型发育的薄层碳酸盐岩为研究对象,分析这些碳酸盐岩层中碳酸盐矿物的碳氧同位素组成及其变化,结合宏观沉积环境的分析,揭示这些碳酸盐岩层的成因,以及它们所蕴含的古环境信息。研究表明,孙家沟组上段碳酸盐岩的碳酸盐矿物主要为自生碳酸盐,且没有发生显著的后期变化,碳氧同位素组成及其变化可以用于古环境的重建。根据孙家沟组上段碳酸盐岩碳氧同位素的组成和受控因素,结合宏观沉积环境分析,认为孙家沟组上段的盐酸盐岩形成于湖盆环境。δ~(18)O-7.97‰时,δ~(13)C和δ~(18)O呈明显的正相关关系,湖泊处于封闭环境,碳酸盐矿物富含白云石,且结晶程度较差;δ~(18)O-7.97‰时,δ~(13)C和δ~(18)O呈明显的负相关关系,湖泊处于开放环境,碳酸盐矿物富含镁方解石,且结晶程度较好。根据孙家沟组上段由下部到上部碳酸盐岩碳氧同位素的变化,揭示出当时的湖泊环境经历了由相对开放到相对封闭,再到相对开放的演化,并显示出温度变低,湿度变小,植被变差的演化趋势。孙家沟组上段湖泊环境的形成可能与南部北秦岭造山带的隆升有关,薄层碳酸盐岩层与上覆紫色泥岩层组成的韵律层主要与气候变化引起的降雨量有关。孙家沟组上段所记录的古环境及其变化与全球二叠纪末期生物大灭绝以后陆地环境的变化规律相吻合。     

Petrological and geochemical interpretation of Triassic–Jurassic boundary sections from northern Iraq

Triassic–Jurassic sedimentary successions (Baluti and Sarki formations) in northern Iraq record a variety of environmental changes that may be related to global Triassic–Jurassic (Tr/J) boundary events. The diversity of some benthic fauna decreases through the transitional boundary beds. The coastal marine environment of the lower part of the Baluti Formation is followed by shallower tidal flat and supratidal marginal marine environments at the transitional boundary with the Jurassic‐age Sarki Formation. The alternating calcareous mudrocks and dolomitic limestones of the transitional succession are overlain by a succession of calcareous mudrocks and dolomicrites that form a dolocrete bed in the latest Triassic. The early Jurassic carbonates (lower part of Sarki Formation) were deposited in a shallow‐marine to lagoonal environment. Geochemical evidence supports this interpretation. TOC% increases towards the Tr/J boundary and the lower part of the Sarki Formation. This increase can be interpreted as resulting from the primary precipitation of dolocrete as palaeosol horizons. The variations in the oxygen isotope ratios mainly reflect the facies and diagenetic effects. Th/K ratio is generally constant and shows an increase in the calcareous mudrock beds of the upper part of the Baluti Formation, possibly related to the degradation of K‐bearing clay minerals. Low Th/U ratios are due to the depletion in thorium, typical of many marine carbonates rather than to an increase in authigenic uranium. This explanation is also corroborated by the presence of abundant fossils in some of the studied carbonates. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Geochemical,and stable and radiogenic isotope records in Devonian and Early Carboniferous carbonates from Valle de Tena,central Pyrenees (Spain): evidence for their diagenetic environments

Mineralogical, textural and geochemical investigations were made to determine the post-depositional evolution of Devonian and Early Carboniferous carbonates from Valle de Tena. The carbonate association is made up of low-Mg calcite, which occurs as micrite, spar cements, neomorphic patches and spar filling veinlets. Non-stoichiometric dolomite and ankerite occur as cements (dolomite also as replacements) in the Middle Devonian, post-dating calcite types. All these phases pre-date tectonic stylolites, indicating compaction after stabilization of the carbonate minerals. Strontium concentrations indicate that Early Devonian and Early Carboniferous micrites initially precipitated as aragonite; Middle and Late Devonian micrites precipitated as high-Mg calcites. Both precursors were diagenetically stabilized to low-Mg calcites through interaction with meteoric waters in phreatic environments. Trace elements in dolomite and ankerite indicate precipitation from Sr-enriched meteoric water. All studied carbonates, except Middle Devonian limestones, precipitated in reducing environments, which favoured incorporation of Fe and Mn. Late calcite generations precipitated from more saline waters than micrites. Light ¹⁸O values in micrites suggest alteration mainly in meteoric-phreatic environments. The dolomites and ankerites precipitated from more ¹⁸O-depleted fluids than the calcites, suggesting a greater contribution from meteoric waters. Variations in ¹³C of micrites represent primary secular trends, according to published ¹³C variations. The ¹³C oscillations within each succession probably relate to sea-level oscillations. Strontium isotopes also point to a meteoric origin of diagenetic fluids. Model calculations suggest that O and Sr isotopes equilibrated between calcites and fluid at relatively low water/rock ratios, whereas C isotopic signatures are inherited from limestones.     

兴蒙地区晚二叠世林西组灰岩微量元素与碳、氧同位素特征及沉积环境讨论

兴蒙地区晚二叠世林西组沉积环境争议较大,多数学者认为其为陆相沉积,少数学者则认为早中期为封闭海盆,晚期转化为陆相湖盆。在对林西官地林西组剖面实测时,于其上部发现大量灰岩透镜体,内含钙藻和苔藓虫等海相化石。对系统采集的灰岩透镜体进行微量元素及碳、氧同位素组成分析,结果显示灰岩中轻稀土略亏损,Eu正异常明显,La、Ce具有轻微的正异常,Gd、Y/Ho基本无异常;Si O2含量较高、且Zr与REE具有良好正相关性,表明其沉积环境为海相近岸带,水体可能有正常海水、河水或大气降水和热液三个来源。剖面沉积特征、化石组合及灰岩中碳、氧同位素组成也为近岸带环境提供了进一步支持。这说明晚二叠世兴蒙—吉林一带仍存在狭长海盆,海盆内部仍存在热液活动,在近岸地区,海水循环可能受阻,使得短期内以蒸发作用或河水注入占主要地位,造成碳同位素大幅漂移,而氧同位素漂移主要由成岩作用引起。