华北盆地西部太原组遗迹化石组合对古水深变化的响应

通过对豫西—晋中南地区上石炭统—下二叠统太原组碳酸盐岩中遗迹化石的组成、产状及分布特征的研究,结合部分生物潜穴中Sr含量、Sr/Ba值、1000×(Sr/Ca)值和δ13C值,得到不同地区太原组沉积期古水深的变化曲线,建立了3种不同水深的遗迹组合:(1) Nereites-Chondrites遗迹组合,产生于氧化还原界面附近水体相对较深的浅海下部环境;(2) Zoophycos-Teichichnus遗迹组合,形成于浪基面至氧化还原界面之间的浅海中部沉积环境;(3) Zoophycos-Thalassinoides遗迹组合,出现在平均海平面至浪基面之间的浅海上部或较为闭塞的海湾潟湖沉积环境。依据这3种遗迹组合在各剖面上的变化特征和古水深,认为在豫西—晋中南地区太原组沉积期发生过2次较大规模的海侵。这一成果为精细研究华北西部地区太原期沉积环境演变规律及对比地层提供了生物遗迹学方面的依据。     

河南焦作地区下二叠统太原组遗迹化石及其沉积环境

河南省焦作地区下二叠统太原组发育一套陆表海碳酸盐岩以及海湾-潟湖、潮坪-沼泽和障壁岛 （砂质滩、坝） 相碎屑岩和煤层,其中保存有大量完好的遗迹化石,已识别出的有10个遗迹属11个遗迹种,包 括Zoohycos brianes,Zoohycos villae,Teichichnus rectus,Nereies isp．,Chondries isp.,Rhizocorallium isp.,Thalassinoides suevivus,Ophiomorpha nodosa,Gordiamaina,Taenidium satanassi和Planolites isp.等。这些遗迹化石多为 全浮痕保存,少数为半浮痕表迹保存,其丰度较高。根据遗迹化石的组成与产状特征及其围岩的沉积特征,可 识别出３种遗迹化石组合：(1) Zoohycos－Nereites遗迹组合,出现在水体相对较深、浪基面之下且沉积底层内 氧气贫乏的远岸浅海沉积环境;(2) Zoohycos－Taenidium遗迹组合,产生于水体相对较浅的浪基面之上的近岸 浅海沉积环境;(3)Ophiomorpha－Thalassinoides遗迹组合,发育于海岸带潮坪或海湾、湖沉积环境,遗迹化石 往往保存在泥质灰岩或钙质粉砂岩和薄层细砂岩中。基于遗迹化石组合的分布特点,提出了焦作地区太原组遗 迹化石的沉积环境模式。     

晋东南上石炭统—下二叠统太原组灰岩中遗迹组合及其沉积环境

晋东南陵川地区上石炭统—下二叠统太原组灰岩中遗迹化石发育,已识别出10个遗迹属14个遗迹种,常见遗迹化石包括Zoophycos,Helminthopsis,Planolites,Nereites,Chondrites,Thalassinoides,Rhizocorallium,Ophiomorpha,Palaeophycus和Teichichnus等,其中Zoophycos最为发育。依据遗迹化石的组成、分布及产状特征,可建立4个遗迹组合:(1)Zoophycos-Thalassinoides遗迹组合;(2)Planolites-Helminthopsis遗迹组合;(3)Zoophycos-Teichichnus遗迹组合;(4)Nereites-Chondrites遗迹组合。对这些遗迹化石宿主岩石沉积特征的分析表明,太原组灰岩中的遗迹组合分别产生于海湾—潟湖环境(遗迹组合1)、浅海上部(遗迹组合2)、浅海中部(遗迹组合3)和浅海下部(遗迹组合4)。基于遗迹组合特征和沉积特征的综合分析,提出了研究区太原组遗迹化石组合的沉积环境模式,这一成果可为今后该区太原组中煤与煤层气生成的古环境研究提供生物学信息和基础理论资料。     

晋中南地区上石炭统-下二叠统太原组碳酸盐岩中遗迹组构及其沉积环境

晋中南地区上石炭统-下二叠统太原组是一套海陆交互相含煤地层,其中碳酸盐岩中发育丰富的遗迹化石。通过对山西太原西山和陵川附城一带露头剖面遗迹化石的详细观察、鉴定与分析,共识别出10个遗迹属、14个遗迹种,其生态类型包括进食迹10种、觅食迹和居住迹各2种。基于各灰岩层中遗迹化石的组成、产状、大小、潜穴充填物的成分及颜色、宿主岩的岩性等特征,建立了4种遗迹组构及其沉积环境分布模式:类型A:大型Zoophycos-Thalassinoides遗迹组构,出现于海湾(潟湖)及潮坪沉积环境;类型B:大型Zoophycos-Planolites遗迹组构,发育在海平面至正常天气浪基面附近区域的浅海上部沉积环境或水体浅且较平静的局限碳酸盐岩台地环境;类型C:中型Zoophycos-Teichichnus遗迹组构,主要产生在正常天气浪基面之下、风暴浪基面之上的浅海中部沉积环境;类型D:小型Zoophycos-Chondrites遗迹组构,形成于风暴浪基面之下、水体较深且贫氧的浅海下部沉积环境。这一成果可以为精细研究本区太原组的沉积环境变迁史提供重要的生物学信息,也可为煤与煤层气的生成环境提供生物学记录方面的科学依据。     

山西沁水盆地东北部太原组沉积序列及环境演化*

山西沁水盆地东北部上石炭统—下二叠统太原组含有丰富的煤与煤层气资源,在昔阳黑土岩村一带有良好的露头剖面。以黑土岩村剖面为主要研究对象,结合邻区部分钻孔资料,对石炭—二叠系太原组的岩石特征、沉积构造、化石组成及沉积序列类型进行了详细分析。取得如下成果: 在研究剖面中识别出有障壁和无障壁海岸以及三角洲3种沉积体系,5种沉积相、3种亚相和5种微相,并在太原组中部层段发现混积潮坪沉积;建立了9种沉积序列类型及其古环境分布模式,并基于沉积序列的垂向变化规律,提出了本区太原组的沉积环境模式,进而简要论述了太原组自下而上从障壁岛—潟湖—潮坪到浅海—潮坪,最后到三角洲的沉积环境演变过程。     

豫西下二叠统太原组遗迹化石与古氧相的响应特征*

基于对豫西禹州和焦作地区下二叠统太原组中的遗迹化石组成与产状特征的研究,以及对不同颜色Zoophycos潜穴充填物中碳氧同位素和微量元素含量的测试分析,取得成果如下: (1)灰白色充填物中δ¹³C值较低,主要介于-2‰~-4‰之间;灰色充填物中δ¹³C值大多在-0.8‰~-2‰之间。二者的V/(V+Ni)值均小于0.46,Ce/La值均小于1.5。反映其为富氧相,即氧化环境。(2)红褐色充填物中δ¹³C值一般在-0.2‰~-0.9‰之间,V/(V+Ni)值大于0.46,反映其为贫氧相,即弱还原环境。(3)黑色充填物中δ¹³C值最高,多数在0.2‰~1.6‰之间,Ce/La值大于1.8,反映其为厌氧相,即还原环境。综合分析上述特征,提出了3种古氧相(富氧相、贫氧相和厌氧相)的遗迹化石响应关系及其形成的沉积背景模式。这一研究成果可为精细分析豫西下二叠统太原组碳酸盐岩的沉积环境演变规律提供直观的生物遗迹识别标志。     

准南阜康地区中二叠统芦草沟组暗色泥岩地球化学特征及意义

准南阜康地区中二叠统芦草沟组暗色泥页岩厚度大、分布广,其沉积环境对评价页岩油气资源潜力具有重要意义。以芦草沟组暗色泥岩为研究对象,通过地球化学分析,选用对沉积环境指示较敏感的代表性元素,分析其含量特征及比值与沉积环境之间的对应关系,进而探讨芦草沟组沉积期湖盆的古盐度、古气候及氧化还原条件等沉积环境特征。通过Sr/Ba、B/Ga、B、Sr、Fe/Mn、Sr/Cu、U、Th/U和V/(V+Ni)等地化指标分析认为,阜康地区中二叠统芦草沟组暗色泥岩是高盐度、干热、缺氧环境下的产物。古盐度、古气候和氧化还原条件的变化趋势显示,准南阜康地区芦草沟组所代表的湖盆处于不断扩张的状态,具备良好的页岩油气资源潜力。     

黔南坳陷上震旦统灯影组地球化学特征及沉积环境意义

黔南坳陷上震旦统灯影组发育局限-开阔台地相白云岩。在麻江羊跳寨剖面灯影组碳酸盐岩样品测试分析基础上,利用常量元素和微量元素相关性、组分含量及特征元素比值特征,探讨了研究区元素地球化学特征与古沉积环境意义。结果表明:(1)CaO和MgO成明显正相关,SiO2与CaO、MgO呈负相关;Sr与MgO呈明显负相关,与Al2O3、K2O、Na2O、TiO2,P2O5,TFe存在正相关性;V,Al2O3,K2O,TiO2,TFe,P2O5之间呈正相关;Mn与TFe存在弱正相关性。(2)Sr含量和1 000×(Sr/Ca)值随沉积水体的加深而增大,可作为判断古水深和层序界面的标志。(3)根据Sr/Ba、镁铝比值(m=100×(MgO/Al2O3))、MgO/CaO及V/(V+Ni)比值特征分析了灯影组沉积期的古盐度、古气候和古氧化还原环境。灯影组总体上形成于炎热干燥气候下的陆表海还原沉积环境,有陆源碎屑物质供应。其中灯影组二段沉积末古水深达到最大,灯影组五段古盐度最高。灯影组元素地球化学特征反映的沉积环境与岩性特征所得出的结论基本一致,表明元素地球化学特征与沉积环境关系密切,可作为沉积相分析的重要标志。     

豫西地区下二叠统太原组遗迹组构及其沉积环境

豫西下二叠统太原组中发育丰富的遗迹化石,常见有Zoophycos,Taenidium,Thalassinoides,Teichichnus,Gordia,Nereites,Chondrites和Planolites等,部分灰岩层中还发育生物扰动构造。根据遗迹化石的形态、组成、产状、分布特征以及丰度、分异度、生物扰动程度的不同,在研究区太原组碳酸盐岩中共识别出5种遗迹组构,包括类型A--Gordia-Planolites遗迹组构、类型B--Rhizocorallium-Thalassinoides遗迹组构、类型C--Zoophycos-Taenidium遗迹组构、类型D--Zoophycos-Speckle burrow强生物扰动遗迹组构、类型E--Chondrites-Nereites遗迹组构。其中类型C根据Zoophycos在剖面上所展现的各种特征,又可细分为3种类型,即类型C-1,C-2和C-3。通过分析宿主岩的沉积特征,表明太原组碳酸盐岩中的遗迹组构主要分布于潟湖潮坪和台内浅滩(类型A)、正常天气浪基面之上的浅海上部或局限台地(类型B,类型C-1和类型C-2)、正常天气浪基面之下的开阔台地(类型C-3,类型D)和风暴浪基面之下的浅海下部或水动力条件类似的较闭塞的沉积环境中(类型E)。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区下二叠统沉积特征*

通过大量的野外剖面观察和盆地内钻井岩心的详细描述,综合测井资料,从岩石类型、结构、沉积构造、古生物化石及测井曲线响应特征等方面对鄂尔多斯盆地及周缘地区下二叠统太原组和山西组沉积相特征进行了全面分析研究。结果表明,太原组主要发育陆棚、海岸、冲积扇和三角洲等沉积相,海岸沉积相包括障壁岛、潟湖和潮坪沉积,三角洲沉积相可划分为三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲沉积。山西组主要发育冲积扇、河流、曲流河三角洲、湖泊和海岸沉积相,其中河流沉积相包括辫状河和曲流河沉积,曲流河三角洲沉积相可划分为曲流河三角洲平原、曲流河三角洲前缘和前三角洲沉积,而湖泊沉积相以浅湖沉积为主,海岸沉积主要为潟湖沉积。太原期,海相沉积占主导,主要分布于银川—榆林北部一线以南广大地区,并且从东西两侧至中部地区由浅海陆棚沉积和滨浅海过渡为潟湖沉积和潮坪沉积,其间发育障壁岛。盆地西北缘发育冲积扇和扇三角洲沉积,北部广大地区以三角洲沉积为主,自北向南依次为三角洲平原和三角洲前缘沉积。山西期,海水从盆地东南部退却,整体演变为海陆过渡相沉积,盆地北部乌达—杭锦旗—鄂尔多斯一线发育冲积扇沉积,向南至靖边一带依次发育辫状河和曲流河沉积,靖边以南至延安以北地区以三角洲平原沉积为主,向南至同心—庆阳一线发育三角洲前缘沉积,盆地南部彭阳—泾阳地区主要为浅湖沉积,再向南发育物源来自南部的三角洲沉积,在东南部武乡—义马一带为潟湖沉积。     

豫西潭头盆地上白垩统秋扒组遗迹化石与沉积环境

豫西潭头盆地上白垩统秋扒组为一套陆相碎屑岩沉积,岩性主要为褐红色厚层状或块状的粉砂质泥岩夹多层不稳定的砾岩、砂砾岩或砂岩.本次工作在该组中发现了丰富的遗迹化石:Palaeophycus tubularis(管状古藻迹)、Beaconites autarcticus(南极似塔形迹)、Planolites ichnosp.1(漫游迹,未定种1)、Planolites ichnosp.2(漫游迹,未定种2)、Scoyenia gracilis(纤细斯柯茵迹)、Skolithos ichnosp.(石针迹,未定种)和Rhizoliths(根迹).根据遗迹化石的产状及其围岩的沉积特征,建立了Beaconites-Scoyenia遗迹组合和Palaeophycus -Rhizoliths遗迹组合,并提出了遗迹化石组合的沉积环境分布模式;基于岩性特征、沉积构造和遗迹化石组成特征的综合分析,划分出五种沉积序列类型.秋扒组形成于冲积扇、扇三角洲和湖泊沉积环境,自下而上经历了从冲积扇到扇三角洲再到湖泊的沉积环境演化过程.     

松辽盆地上白垩统陆相遗迹化石及其沉积环境

松辽盆地上白垩统中含有丰富的遗迹化石,通过对该盆地20余口取心井岩心的详细观察,发现了6大类动物遗迹化石15属20种。根据这些遗迹化石的分布规律,在松辽盆地上白垩统中划分出5种遗迹化石组合：（1）Scoyenia遗迹组合,主要成分有Scoyenia gracilis、Skolithos和Planolites,偶见停息迹化石,反映的是遭受周期性暴露的极浅水环境;（2）Skolithos遗迹组合,主要以Skolithos和Cylindricum十分发育为特征,分异度小,丰度高,反映的是高能动水环境。（3）Arenicolites遗迹组合,主要以Arenicolites和Polykladichnus大量发育为特征,还见有Skolithos、Planolites、Thalassinoides和逃逸迹等化石,分异度较高,反映了水流能量较低的浅水环境;（4）Planolites遗迹组合,以密集分布的Planolites十分发育为特征,分异度小,丰度高,见有少量指示缺氧环境的Chondrites化石,反映了水体较平静的还原环境;（5）Fuersichnus遗迹组合,主要由Fuersichnus、Glockeria、Gordia、Megagrapton和Planolites等遗迹分子构成,反映了相对平静的深水环境。     

中国遗迹学研究十年进展

近十年来,中国遗迹学的研究取得许多新进展和新认识,重要成果概述如下: (1)在显生宙海相和过渡相沉积中新识别出84个遗迹属和211个遗迹种,新建28种遗迹组合及26种遗迹组构;在中生代和新生代陆相冲积扇、河流与湖泊沉积中识别出44个遗迹属和107个遗迹种,新建22种遗迹组合及10种遗迹组构;(2)论述了寒武纪底质革命对早期底栖生物的进化和生态效应的影响;(3)提出了3种古氧相(常氧相、贫氧相和厌氧相)的遗迹化石响应关系及其形成的沉积背景;(4)在华北下二叠统太原组灰岩中发现了大量成因与微生物相关的碳酸盐岩微形体,在动藻迹(Zoophycos)潜穴充填物中识别出球状、杆状、簇状、网状、瓶状和似脑球状6种微形体,描述了由造迹者与共生微生物一起进行一系列生命活动行为所形成的复杂精美的生物成因构造;(5)揭示了复杂遗迹化石动藻迹(Zoophycos)从浅阶层迁移至深阶层与从浅海迁移至半深海-深海同步的演化规律;(6)提出了滨-浅海和湖泊环境中风暴与浊流事件沉积序列中以及P/Tr界线附近遗迹化石的组成与分布特征,并论证了P-Tr事件前后遗迹化石及其造迹生物生态系统的演变规律,为晚二叠世末生物大灭绝后的生态系统复苏过程提供了可靠的遗迹学信息;(7)在华东、华北和西部地区多处新发现侏罗纪和白垩纪大量兽脚类、蜥脚类和鸟脚类恐龙足迹群;(8)在华北地台中元古界和上二叠统-下三叠统碎屑岩中识别出多种微生物成因沉积构造;(9)详细分析了碎屑岩和碳酸盐岩储集层中的生物扰动作用和遗迹组构及其对储集层物性的影响,建立了生物扰动变化三维地质模型,并提出了生物扰动型储集层的表征与研究方法。上述研究成果极大地促进了中国在遗迹分类学、遗迹相、遗迹组构、地微生物以及遗迹学在事件沉积和油气储层应用研究等方面的发展和进步。     

Gravity flow deposits associating with ichnoassemblages within the middle Member 3 of Paleogene Shahejie Formation in Dongpu sag,Henan Province

Based on the observation and analyses of 97 exploratory well cores in Dongpu sag,four types of gravity flow(including sliding,slumping,debris flow and turbidity current)deposits in lacustrine facies have been recognized within the middle Member 3 of the Paleogene Shahejie Formation. Their main identification marks are outlined as follows: (1)the sliding deposits are characterized by the partial preservation of primary sedimentary structures,the development of small penecontemporaneous fracture or fault in sandstone beds,and steep dip of strata,with Skolithos-Palaeophycus ichnoassemblage and/or Planolites-Taenidium ichnoassemblage,which commonly occurred in the shore and shallow lake environments. (2)General characteristics of slumping deposits mainly are the abrupt contact between sandstone beds(top and bottom)and dark mudstone beds,and development of all kinds of penecontemporaneous soft-sediment deformation structures such as convolution bedding,flame structure,water-escape structure,liquefied vein and tearing debris. (3)The sandy debris flow deposits are mainly marked by the massive sandstone,abrupt contact between sandstone beds(top and bottom)and dark mudstone beds,as well as developing floating gravels near the top of sandstone beds and tearing mudstone debris in the bottom of sandstone beds,sometimes with occurring the mud-coated intraclasts. Meanwhile,slumping and sandy debris flow deposits commonly associated with the Mermoides-Parapaleodictyon ichnoassemblage produced in semi-deep water lake environment. (4)The turbidity deposit is mainly indicated by the complete or incomplete Bouma sequences,normal-graded bedding,and all kinds of sole marks such as scour marks,irregular flute casts and load casts,and the Semirotundichnus-Puyangichnus ichnoassemblage frequently occurred in the middle to upper parts of the turbidite beds that formed in deep-water lake environment. After comprehensive analyses of above four types of gravity flow deposits and water-depth variation reflected by different ichnoassemblages,it can be considered that ichnoassemblage changes appear a zonation with the depth of the lake,which is consistent with variations in gravity flow deposits from sliding-slumping-debris flows to turbidity currents,and the bioturbation generated with gravity flow deposits is enhanced. Therefore,the research of bioturbation structures(ichnofossils)is not only of great significance to study the physical property of sandstone reservoir in lacustrine deposits,but also to provide important ichnological information for discerning various types of gravity flow deposits.     

四川盆地南部赤水地区下三叠统嘉陵江组遗迹化石及其沉积环境

在赤水地区嘉陵江组中共发现遗迹化石4个属8个种,其中有3个未定种,即Palaeophycus tubularis(管状古藻迹),Palaeophycus curvatus(弯曲古藻迹),Palaeophycusisp.A(古藻迹未定种A),Palaeophycus isp.B(古藻迹未定种B),Planolites octichnus(八曲漫游迹),Helminithopsis abeli(阿伯尔拟蠕形迹),Helminithopsis isp(似蠕虫迹未定种),Phycodes pedum(足状拟藻迹)。这些遗迹化石主要为无脊椎动物的觅食迹和进食迹,其中多数为下浮雕保存,其次为上浮雕保存,少数为全浮雕保存。根据遗迹相组合特征,结合沉积相分析,可划分出两个遗迹组合:Palaeophycus遗迹组合,代表的是水体较浅、受短期海平面变化影响较大的灰岩坪沉积环境;Planolites-Helminithopsis遗迹组合,代表的是与Palaeophycus遗迹组合相比水体较深、能量较低的开阔海台地的台内洼地环境。     

河南东濮凹陷古近系沙三中亚段重力流沉积与伴生遗迹化石组合

基于对东濮凹陷97口钻井岩心的详细观察和分析,在古近系沙河街组沙三中亚段湖相沉积中识别出滑动、滑塌、碎屑流和浊流共4种类型的重力流沉积。各种类型沉积的主要判识特征如下: (1)滑动沉积以保留部分原始沉积构造、层内准同生小型断裂构造及较大角度的地层倾角(陡倾构造)发育、伴生Skolithos-Palaeophycus遗迹组合或Planolites-Taenidium遗迹组合为主要特征; (2)滑塌沉积以砂岩层顶、底面均与暗色泥岩呈突变接触以及岩层内部发育各种同生软沉积物变形构造(如包卷层理、火焰状构造、泄水构造、液化脉和各种撕裂屑等)为主要鉴别特征;(3)碎屑流沉积以砂岩呈块状构造、顶部发育漂浮砾石、底部泥岩撕裂屑发育并可见“泥包砾”现象、砂岩顶、底面均与暗色泥岩突变接触为特征;滑塌沉积和碎屑流沉积序列的上部常常伴生Mermoides-Parapaleodictyon遗迹组合; (4)浊流沉积以发育完整或不完整的鲍马序列为主要特征,浊积砂体下部见正粒序层理,底面见有冲刷痕、不规则槽模、重荷模等沉积构造,中上部发育深湖沉积中常见的Semirotundichnus-Puyangichnus遗迹组合。综合分析上述各种重力流沉积特征和伴生遗迹化石组合所体现的水深变化规律,认为遗迹化石组合随着湖水深度的增加呈分带性,与重力流沉积随水深增加而出现的滑动—滑塌—碎屑流—浊流沉积序列具有明显的一致性,且伴随重力流沉积而产生的生物扰动作用是增强的。因此,生物扰动构造(遗迹化石)的研究不仅对湖相沉积中储集层物性的分析具有重要意义,而且针对重力流沉积类型的判识还能提供重要的生物遗迹学信息。     

豫西北及晋东南地区下二叠统太原组风暴沉积及伴生遗迹化石特征

豫西北及晋东南地区下二叠统太原组碳酸盐岩中发育多层风暴沉积并含丰富的遗迹化石。通过对风暴沉积层的宏观及微观分析,特别是对各种风暴沉积序列及其所含遗迹化石的组成与分布特点的研究,在太原组碳酸盐岩中已识别出7种风暴沉积类型,与之伴生的遗迹化石有Zoophycos,Palaeophycus,Nereites.,Chondrites,Planolites,Palaeophycus,Helminthopsis,Teichichnus,Rhizocorallium,Thalassinoides和Ophiomorpha等。它们分别形成在海湾-潟湖、潮间-潮下浅滩、局限台地和潮下开阔台地沉积环境。该成果既可丰富我国华北盆地早二叠世含煤岩系的沉积类型,也可为深入研究该区早二叠世沉积演化乃至成煤与成气的古环境条件提供事件沉积和生物学方面的信息。