氧、碳同位素组成与碳酸盐岩成岩作用

成岩作用是沉积物转化为变质岩之前这一漫长地质历史中一系列重要作用的综合。碳酸盐沉积物具有化学性质活泼、沉积速度较大、生物沉积作用明显,碳酸盐胶结物既易于形成也易被溶解和交代,及其成岩作用的多样性等特点,因而决定了碳酸盐岩成岩作用对岩石性质的影响远较其它岩类显著。     

紫阳黄柏树湾和竹山文峪河毒重石矿床锶同位素及碳氧同位素研究

紫阳黄柏树湾毒重石矿床和竹山文峪河毒重石-重晶石矿床呈层状或似层状产于下寒武统下部或其相当层位的硅质岩中,矿体受岩性和岩相控制作用明显.对矿床中毒重石、钡解石和方解石的锶同位素及碳氧同位素的研究结果表明,形成这些矿物的碳主要来自沉积物中的生物有机质在早期成岩阶段经降解、缩合及脱羧基作用所形成的烃类物质或生物气;而锶主要为沉积物孔隙水中海水锶与沉积物中火山碎屑物质蚀变过程中所释放的锶的混合.毒重石形成于早期成岩阶段沉积物的孔隙水介质中,形成毒重石的成矿流体主要为早期成岩阶段沉积物中由海水、有机质组分和火山物质组分相互叠加和混合而组成的孔隙水有机成矿流体.毒重石矿石中广泛发育的生物碎屑及粒屑结构说明生物作用通过生物成因重晶石 (bio- barite)的形式将海水中的 Ba2 浓集并沉降于海底,形成钡矿床的初始富集体.因而,海水中生物作用和沉积物的早期成岩作用是形成本区毒重石矿床的主要机制.     

全球新元古代冰期的记录和时限

化学沉淀碳酸盐矿物在沉积后很容易受到各种作用的影响,其中最重要的是其在成岩阶段所经历的成岩作用。碳酸盐沉积物在成岩过程中主要受大气降水、海水和埋藏过程中孔隙流体的控制,经历一系列压实、溶解、矿物的多相转变、重结晶、胶结等成岩作用,逐渐转变为固结的岩石。在成岩过程中,由于孔隙流体与沉积流体之间的异同以及温度的变化,碳酸盐沉积物的原始矿物成分、地球化学特征可能会很好的保存下来,但在许多情况下,也可能会改变,从而使我们无法准确反演碳酸盐沉积物在沉积时水体的特征。因此,我们在应用碳酸盐岩重建相关古环境和古气候变化的时候,必须要通过有效的方法来对碳酸盐岩是否受到成岩作用的影响进行鉴定。     

碳酸盐沉积物的成岩作用

化学沉淀碳酸盐矿物在沉积后很容易受到各种作用的影响,其中最重要的是其在成岩阶段所经历的成岩作用.碳酸盐沉积物在成岩过程中主要受大气降水、海水和埋藏过程中孔隙流体的控制,经历一系列压实、溶解、矿物的多相转变、重结晶、胶结等成岩作用,逐渐转变为固结的岩石.在成岩过程中,由于孔隙流体与沉积流体之间的异同以及温度的变化,碳酸盐沉积物的原始矿物成分、地球化学特征可能会很好的保存下来,但在许多情况下,也可能会改变,从而使我们无法准确反演碳酸盐沉积物在沉积时水体的特征.因此,我们在应用碳酸盐岩重建相关古环境和古气候变化的时候,必须要通过有效的方法来对碳酸盐岩是否受到成岩作用的影响进行鉴定.     

辽西中生代义县旋回强烈火山作用对生物生存环境的双重影响

辽西中生代义县旋回火山作用可以划分成4个亚旋回,每个亚旋回火山喷发都有不等量的火山碎屑物和熔岩形成。火山爆发作用对生物生存环境产生两方面的影响,一方面火山喷发作用形成一定量的H2O、SO2、SO3等硫化物气体,是火山喷发烟雾及火山硫酸盐气溶胶的主要物质成分,由于硫化物气体上升进入大气层而发生氧化反应,形成硫酸盐气溶胶,对太阳产生折射,使生物死亡。H2S、SO2、SO3、HCl和FIF等气体和As、Hg的存在都能造成水体和植物的污染,使生物死亡。另一方面火山作用间歇期为生物提供生存的时间和活动的空间。火山作用停止以后,火山口附近通常形成大量的温泉和较大的湖泊,给生物提供了良好的生存环境,使生物在新的环境下重新繁盛。     

粤北晚古生代盆地压实流体的性状

盆地构造演化、流体系统、矿化作用是当代矿床学研究的新课题。盆地演化过程中,压实流体系统温度场、动力场和地球化学场可以通过地质研究和数字模拟来重塑。粤北晚古生代沉积盆地存在三种类型的矿化流体。大宝山型流体与岩浆热动力作用有关,形成海底火山热液沉积多金属矿床;凡口型流体与深部建造的循环热液有关,形成中低温海底热泉喷溢沉积铅锌银汞矿床;红岩型流体与盆地成岩压实水有关,形成低温单一黄铁矿矿床。粤北晚古生代盆地沉积物主要由透水性较好的粗碎屑物质和碳酸盐组成,沉积建造厚度较薄,数字模拟结果表明,盆地压实流体系统难以形成较高的地热储和流体势,不可能形成自身的突发喷溢。但在同生断裂作用引导下,流体在沉积层的特殊部位汇聚形成红岩型低温黄铁矿矿床。     

西沙石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩作用

西沙石岛风成碳酸盐沉积形成于晚更新世,正处于早期成岩阶段.通过薄片、扫描电镜、稳定碳、氧同位素、常量元素和微量元素分析,对石岛风成碳酸盐岩的早期大气淡水成岩作用进行了研究.发现石岛风成碳酸盐沉积的早期成岩固结主要在大气淡水作用下完成,其中蒸发成岩作用在初始固结中可能起着主要作用;在大气淡水作用影响下,部分碎屑颗粒发生溶蚀和新生变形,新生的微亮晶低镁方解石(5 ～15 μm)镶边胶结在颗粒及孔隙周围,并成为主要的胶结物;而作为大气渗流带和潜流带典型产物的亮晶胶结物则很少占据主导地位.海水成岩作用主要表现为对早期成岩作用的改造,会造成锶、镁含量的增高,但影响范围仅止于浅表层,而且对δ13C和δ18O值的影响微弱.生物化学作用可能参与了古土壤中灰质壳与根管石的形成,但在风成碳酸盐沉积的整体成岩上不具意义.大气淡水成岩作用会造成石岛风成碳酸盐岩δ13C和δ18O值的降低,并使碎屑发生新生变形而导致锶、镁的淋溶.成壤风化作用会导致Al、Fe、Mn、Y、Cr元素在古土壤中明显富集,其中Al、Fe、Mn的富集与成壤风化作用有关,而Y、Cr元素则可能源于长期暴露引起的风尘或火山灰的相对富集.     

火山碎屑密度流沉积机制研究——以松辽盆地东南隆起区九台地区白垩系营城组火山碎屑岩为例

火山碎屑密度流是一种危险的火山活动现象,也是一种重要的盆地物源供给方式,对其沉积机制的研究具有灾害预防和油气勘探的双重意义。松辽盆地东南隆起区九台营城煤矿地区白垩系营城组古火山机构保存良好,发育有典型的火山碎屑密度流沉积物。本文在精细刻画火山碎屑岩的岩石结构、沉积构造的基础上,运用薄片观察和沉积物粒度统计的方法,从物质来源、搬运机制和就位方式角度系统地分析了火山碎屑密度流的整个沉积过程,并结合国内外火山学、沉积学的研究进展探讨了不同浓度火山碎屑密度流的沉积机制。研究区内的火山碎屑密度流沉积物可以划分为五种微相:①块状熔结角砾凝灰岩微相;②无序含集块凝灰角砾岩微相;③逆粒序或双粒序角砾凝灰岩微相;④正粒序角砾凝灰岩微相;⑤韵律层理凝灰岩微相。第一种微相具有熔结结构,可能形成于高挥发分岩浆喷发柱的垮塌,火山碎屑密度流的就位温度较高;后四种微相具有正常火山碎屑岩结构,可能形成于火山口的侧向爆炸,火山碎屑密度流的就位温度中等。沉积块状熔结角砾凝灰岩微相的火山碎屑密度流具有黏性碎屑流的流体特征,沉积物整体冻结就位;沉积无序含集块凝灰角砾岩微相和逆粒序或双粒序角砾凝灰岩微相的火山碎屑密度流具有颗粒流的流体特征,沉积物整体冻结就位;沉积正粒序角砾凝灰岩微相和韵律层理凝灰岩微相的火山碎屑密度流具有湍流的流体特征,沉积物连续加积就位。火山碎屑密度流的颗粒浓度是一个连续变量,但流体性质可能会发生突变,稀释的火山碎屑密度流的沉积机制符合下部流动边界模型,稠密的火山碎屑密度流的沉积机制符合层流(碎屑流或颗粒流)模型。     

南极布兰斯菲尔德海峡表层沉积物中元素的地球化学相关性与影响因素初探

通过对南极布兰斯菲尔德海峡26个站位表层沉积物的地球化学组成的因子分析和相关分析,探讨了影响表层沉积物地球化学特征的主要因素。揭示了控制沉积物特征的地球化学作用。结果表明,岛（陆）架－－岛坡区表层沉积物地球化学特征较复杂,受到多种因素的影响,最主要的是受沉积区离岸远近和水深大小等因素控制的钙质生物、硅质生物和陆源碎屑的沉积作用,其次为中酸性火山碎屑沉积作用与基性火山碎屑的沉积作用;海槽－－陆坡区有层沉积物地球化学特征主要由硅质碎屑沉积和粘土质陆源、火山碎屑在时空旧的交替沉积所控制,宇宙源沉积、自生沉积、碱性火山碎屑沉积、热液作用等的影响较小。     

碎屑岩储层碳酸盐胶结物成因研究进展

在对国内外相关文献充分调研的基础上,对碎屑岩储层碳酸盐胶结物的基本特征、物质来源、成因机制进行系统梳理和论述,总结了不同机制下碳酸盐胶结物的分布规律,并强调了几个需要注意的问题。碳酸盐胶结物具有多类型、多期次和多种分布形式的特征,其物质来源可分为内源和外源2种类型。碳酸盐胶结物可以由砂泥岩协同成岩作用、蒸发作用、生物碎屑溶解再沉淀作用、沉积速率控制作用、热对流作用、深部热流体作用等机制形成。在陆相碎屑岩储层中,砂泥岩协同成岩作用是形成碳酸盐胶结的最重要机制;但在海陆过渡相—海相地层中,除了砂泥岩协同成岩作用外,生物碎屑溶解再沉淀作用、沉积速率控制作用也是重要的碳酸盐胶结物形成机制。不同成因机制下形成的碳酸盐胶结物的矿物类型及特征、控制因素和分布规律存在差异。碳酸盐胶结物成因分析应注意利用δ13C值判断物质来源的不确定性;应重视层序地层和沉积环境在海陆过渡相—海相地层中对碳酸盐胶结的作用;应注意相同的矿物类型(如"铁白云石")或相似的分布特征(如"顶钙")成因的多解性。     

塔中古城墟隆起下古生界碳酸盐岩沉积与储层特征

古城墟隆起作为塔里木盆地中央隆起带的一部分,近年来,油气显示丰富,展现了良好的油气勘探前景.但由于长期以来勘探程度低、钻井少等因素影响,碳酸盐岩沉积与储层研究十分薄弱,已成为制约该区油气勘探突破的瓶颈问题.为此,本文以古城墟隆起与卡塔克隆起构造、沉积演化差异对比分析为基础,结合单并相分析及沉积相模式的建立,刻画了晚寒武...     

锶同位素地层学在碎屑岩成岩研究中的应用

基于同一地质历史时期海水的锶同位素组成为一定值的锶同位素地层学基本原理,可将锶同位素地层学用于碎屑岩成岩作用研究,以评价海相和非海相对成岩作用的影响.三个不同类型的研究实例说明:1)海相碎屑岩成岩流体的锶同位素组成的演化途径有较好的规律性,陆相影响随成岩作用的进行而增加,相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值通常高于相对早期的碳酸盐胶结物,变化的本底值即为同期海水的锶同位素组成,该数值为一定值;2)有沉积期深源锶和非同期海相影响的陆相碎屑岩中,碳酸盐胶结物的锶同位素比值可能低于大陆淡水,但埋藏成岩过程中相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值仍高于相对早期的碳酸盐胶结物;3)当深部流体影响碎屑岩的整个成岩过程时,深源锶的烙印可以抹掉或减少不同成岩阶段不同程度陆相影响造成的各种碳酸盐胶结物之间锶同位素组成的差别,使各种碳酸盐胶结物都具有很低的87Sr/86Sr比值,因而缺乏其它沉积盆地中常见的相对晚期碳酸盐胶结物87Sr/86Sr比值高于早期胶结物的一般模式。     

沉积成岩作用研究的若干问题

20世纪60年代由于物理化学动力学的引入和低温低压下矿物相平衡的研究,沉积成岩作用的研究有了突破性的进展,有机地球化学大大促进了沉积成岩作用的研究。现在沉积成岩作用的研究已经成为包括大地构造、盆地分析、沉积学、物理化学、有机地球化学等学科、范围包括大、中、小尺度的各种作用的综合研究。对油气和固体矿产资源的需求促进了沉积成岩作用的深入研究,石油天然气的形成和聚集、储层性质的变化涉及沉积成岩的全过程;一些低温低压的层控固体矿产的富集涉及盆地沉积充填、盆山转化的岩相及流体的动力和物理化学行为,自上世纪70年代以来,研究工作都有重要进展。近年来有关海洋沉积的研究、硅、锰、碳酸盐等沉积物形成、大地构造背景、同位素、有机物形成演化等的成岩过程的研究都有重要进展,也成为研究的热点问题。     

准噶尔盆地中拐地区上乌尔禾组富火山碎屑砂砾岩储层的古环境及储层机理研究

通过准噶尔盆地中拐地区二叠系上乌尔禾组的岩石矿物学特征、元素地球化学特征、沉积环境特征、物性特征、成岩作用特征等综合分析,研究了该区富火山碎屑砂砾岩储层的成因机理。结果表明,研究区乌尔禾组古气候总体较为稳定,为温暖湿润的气候,丰富的降水使上乌尔禾组发育多套厚层砂砾岩扇三角洲沉积体系,大量的火山碎屑在流域内湿润的气候条件下发生化学风化,并被富氧淡水携带入湖,水解释放大量的阳离子,使得上乌尔禾组时期湖盆水体环境为咸水的氧化条件。火山碎屑沉积埋藏后也为后期成岩作用提供了碱性的成岩流体环境以及自生矿物形成的物质基础。该区上乌尔禾组储层物性受到沉积环境和成岩作用的双重控制,埋深较浅的扇三角洲前缘水下分流河道微相的砂砾岩为研究区的主要目的储层,其储集空间主要为剩余粒间孔,以及长石、火山碎屑等溶蚀孔隙。     

新疆麦兹火山沉积盆地含矿建造及金矿找矿潜力分析

含有铅锌等贱金属矿床的火山沉积盆地内金矿找矿越来越为人们所关注,文章通过对麦兹泥盆纪火山沉积盆地含矿建造特征进行分析,总结6种含矿火山沉积岩性建造,其岩石的微量元素地球化学表明,除盆地两翼边缘的花岗岩外,本区岩石均富集Pb、Zn、As、Sb、Au、Ag等元素.根据海相火山沉积盆地演化与成矿分析,麦兹地区具有金矿找矿前景.     

长岭断陷火山岩储层内碳酸盐矿物碳氧同位素组成及其成因

碳酸盐矿物是火山岩储层内重要的矿物成分,长岭断陷火山岩储层内的自生碳酸盐矿物主要是方解石.本文通过对营城组储层内方解石矿物的碳氧同位素特征分析,探讨储层内碳酸盐矿物成因.研究表明,长岭断陷火山岩储层内方解石δ13 CV-PDB值范围为-12.7‰～0.4‰,δ18OV-SMOw值范围为3.8‰～12‰,具有高δ18O值.与方解石平衡的CO2碳同位素计算值范围较宽,为-16.0‰～2.2‰,表明其形成物质的多源性.在δ18 O-δ13C图解中显示,形成碳酸盐矿物的CO2来源于幔源-岩浆无机成因的CO2和有机质演化过程中产生的CO2,以无机成因CO2源为主.这些无机成因CO2、有机成因CO2和沉积有机质热演化产生的有机酸溶于流体,形成酸性流体.火山岩储层中碳酸盐矿物的形成实质就是这种酸性流体与储层围岩反应的结果.     

银额盆地及邻区石炭纪小独山期—二叠纪紫松期岩相古地理

采用野外地质调查与室内研究相结合的方法,根据野外地质调查收集的沉积岩岩石学特征、古生物及沉积构造标志,结合室内地球化学分析测试结果,总结研究区的沉积相划分标志,将研究区石炭系—二叠系阿木山组(干泉组)划分出6种沉积相,即辫状河三角洲相、冲积扇相、滨海相、碳酸盐岩台地相、浅海陆棚相和海相火山岩相,并进一步划分为13种沉积亚相。浅海陆棚相和滨海相是研究区沉积的主体,碳酸盐岩台地相次之,辫状河三角洲相和冲积扇相仅在靠近敦煌-阿拉善-狼山古陆及马鬃山-拐子湖中间隆起带的部分有分布,海相火山岩主要分布于裂谷中心火山喷发带。     

火山灰沉积与页岩有机质富集关系探讨——以五峰组—龙马溪组含气页岩为例

现代火山活动喷发形成的火山灰沉降到海水中能够提高海洋表层生产力、促进浮游生物繁盛,有利于有机质形成与富集沉积。而地质历史时期火山灰（斑脱岩）沉积与有机质富集关系研究相对较少,且存在着争议。以我国华南地区奥陶纪-志留纪转折期五峰组-龙马溪组页岩为例,开展含火山灰页岩层段与正常沉积的页岩层段的TOC含量、古生产力、氧化还原条件等对比分析,以探讨两者之间关系。研究结果初步表明:火山灰对高生产力背景的海洋区域影响相对较弱,对其有机质富集的促进作用不明显,而沉积水体氧化还原条件（富氧-贫氧-缺氧变化）与有机质含量关系密切,是这一时期有机质富集的主控因素。由于火山活动对沉积环境影响是十分复杂的过程,未来需要利用地质、地球化学等多种测试手段,开展更高分辨率（如厘米级、毫米级尺度）综合对比研究,精细解剖火山活动对有机质形成及富集作用的影响。火山活动相关的沉积事件是非常规油气沉积学重要研究内容之一,厘定它与页岩有机质富集关系,对我国页岩油气等非常规油气勘探开发具有重要意义。     

Evolution of the early devonian bindook volcanic complex,wollondilly basin,eastern lachlan fold belt

The Early Devonian Bindook Volcanic Complex consists of a thick silicic volcanic and associated sedimentary succession filling the extensional Wollondilly Basin in the northeastern Lachlan Fold Belt. The basal part of the succession (Tangerang Formation) is exposed in the central and southeastern Wollondilly Basin where it unconformably overlies Ordovician rocks or conformably overlies the Late Silurian to Early Devonian Bungonia Limestone. Six volcanic members, including three new members, are now recognised in the Tangerang Formation and three major facies have been delineated in the associated sedimentary sequence. The oldest part of the sequence near Windellama consists of a quartz turbidite facies deposited at moderate water depths together with the shallow‐marine shelf Windellama Limestone and Brooklyn Conglomerate Members deposited close to the eastern margin of the basin. Farther north the shelf facies consists of marine shale and sandstone which become progressively more tuffaceous northwards towards Marulan. The Devils Pulpit Member (new unit) is a shallow‐marine volcaniclastic unit marking the first major volcanic eruptions in the region. The overlying shallow‐marine sedimentary facies is tuffaceous in the north, contains a central Ordovician‐derived quartzose (?deltaic) facies and a predominantly mixed facies farther south. The initial volcanism occurred in an undefined area north of Marulan. A period of non‐marine exposure, erosion and later deposition of quartzose rocks marked a considerable break in volcanic activity. Volcanism recommenced with the widespread emplacement of the Kerillon Tuff Member (new unit), a thick, non‐welded rhyolitic ignimbrite followed by dacitic welded ignimbrite and air‐fall tuff produced by a large magnitude eruption leading to caldera collapse in the central part of the Bindook Volcanic Complex, together with an additional small eruptive centre near Lumley Park. The overlying Kerrawarra Dacite Member (new unit) is lava‐like in character but it also has the dimensions of an ignimbrite and covers a large part of the central Bindook Volcanic Complex. The Carne Dacite Member is interpreted as a series of subvolcanic intrusions including laccoliths, cryptodomes and sills. The Tangerang Formation is overlain by the extensive crystal‐rich Joaramin Ignimbrite (new unit) that was erupted from an undefined centre in the central or northern Bindook Volcanic Complex. The volcanic units at Wombeyan and the Kowmung Volcaniclastics in the northwestern part of the complex are probably lateral time‐equivalents of the Tangerang Formation and Joaramin Ignimbrite. All three successions pre‐date the major subaerial volcanic plateau‐forming eruptions represented by the Barrallier Ignimbrite (new unit). The latter post‐dated folding and an extensive erosional phase, and unconformably overlies many of the older units in the Bindook Volcanic Complex. This ignimbrite was probably erupted from a large caldera in the northern part of the complex and probably represents surface expressions of part of the intruding Marulan Batholith. The final volcanic episode is represented by the volcanic units at Yerranderie which formed around a crater at the northern end of the exposed Bindook Volcanic Complex.     

火山灰锆石U-Pb定年在沉积岩定年上的应用

本文系统总结了沉积岩定年的意义和常用的定年手段,详细介绍了火山灰锆石U-Pb定年在沉积岩定年上的应用。从火山事件层的分布、火山灰夹层的识别、火山灰锆石的区分、应用实例等方面对前人的研究进行概述,旨在为科研工作者运用火山灰锆石U-Pb定年提供借鉴经验。与传统的成岩矿物K-Ar/Ar-Ar和Rb-Sr定年技术相比,火山灰锆石U-Pb定年在沉积岩定年上具有显著的优势。火山灰夹层具有广泛性和等时性,且锆石U-Pb同位素体系不容易受到扰动,因此火山灰锆石U-Pb定年是高精度沉积岩定年的首选方案。沉积岩定年涉及到野外观察、样品采集、室内岩相学观察及地质年代学分析和年龄解释等多个环节。在这些环节中,识别火山灰夹层是最关键的一点,也是一大难点。这需要明确火山灰夹层的岩石类型并了解火山事件沉积层的分布,在此基础上通过野外观察和室内研究进一步判别,这样可以更加准确地识别出火山灰夹层。此外,火山灰锆石定年需要区分火山灰锆石、碎屑锆石、继承/捕获锆石,可以通过矿物形态学和矿物化学特征来加以区分。