西南地区晚二叠世氧、碳稳定同位素的古地理意义

对西南地区的１９个晚二叠世碳酸盐岩型煤系剖面进行了碳酸岩稳定同位素的测定，探讨了其“年代效应”的校正及古盐度与古温度计算问题。结果表明：在兴文、贵阳、金沙、南桐、重庆一线以西的地区，Ｚ值＜１２０，δ１３Ｃ值明显低于此线以东的地区，但与Ｓｃｈｏｐｆ给出的淡水石灰岩的δ１３Ｃ范围相比偏高，说明为海陆过渡相沉积；而此线以东的地区Ｚ值＞１２０，δ１８Ｏ、δ１３Ｃ均说明为海相沉积，与以前的沉积环境研究结论一致。用校正后的δ１８Ｏ计算出碳酸盐岩形成时的介质古温度为１４．８－５０．９℃，且大多在２３－３１℃，说明当时该区为温暖－炎热的气候，与古地磁资料显示的当时该区处于赤道附近的热带地区的结论基本一致。     

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。     

四川盆地东部下寒武统龙王庙组碳、氧同位素组成及古环境意义

在野外沉积特征研究、室内薄片观察的基础上,对四川盆地东部龙王庙组22个碳酸盐岩样品的碳、氧同位素进行测试,在充分论证样品的有效性后,分析研究区龙王庙组碳、氧同位素特征,进而探讨龙王庙组沉积期的古气候及古海洋环境。样品实验数据显示δ13C值分布在-1.533‰~2.619‰,平均为0.046‰;δ18O值分布在-9.916‰~-3.580‰,平均为-7.746‰;碳、氧同位素整体变化趋势与扬子地台其他区域基本相同。古海洋环境恢复表明,龙王庙组沉积期四川盆地东部整体处于海相环境,海水盐度呈先降低、后增高、复又降低的多段式变化;海水温度主要分布在20~30℃,属于温暖或炎热的亚热带气候;在海平面缓慢波动性下降、陆架暴露、生物灭绝的沉积环境影响下,龙王庙组δ13C值具有负漂移的演化趋势。龙王庙组沉积中期的水体深度最浅,古盐度最高,是白云岩最为有利的发育阶段。     

广西来宾-合山一带晚二叠世海底扇浊积岩相

广西来宾蓬莱滩及合山马滩两地的晚二叠世地层中发育有典型的重力流沉积构造,如粒序层理、包卷层理、槽模、重荷模、碟状构造和滑塌褶皱等。通过对蓬莱滩合山组和大隆组以及马滩剖面的大隆组岩相特征的详细研究,提出来宾蓬莱滩晚二叠世合山组和大隆组以及合山马滩晚二叠世大隆组形成于海底扇环境,划分出具碟状构造的块状砂岩(B１)、块状砂岩(B2)、近基浊积岩(C)、远基浊积岩(D)、不规则互层的砂泥岩(E)、滑塌褶皱层(F)及含浮游生物化石的页岩、硅质岩(G)等岩相类型,同时归纳出外扇相组合、中扇舌状体相组合、中扇水道相组合、斜坡相组合及深切谷水道相组合等,还对这些海底扇浊积岩系的古地理意义做了讨论。桂中碳酸盐岩台地相区和云开古陆之间在晚二叠世为一发育海底扇浊积岩的深水盆地,其中来宾-合山一带在大隆组沉积期处于水深约300～1 000 m的深水盆地环境,合山一带火山活动提供的火山物质及来自东侧云开古陆的陆源物质构成该区浊积岩的主要物源。     

四川盆地西北缘早-中三叠世界线附近沉积岩地球化学特征及古环境意义

通过分析四川盆地峨眉山地区嘉陵江组-雷口坡组沉积岩元素地球化学及碳、氧同位素特征,探讨了其古环境意义,为四川盆地西北缘早-中三叠世古环境研究提供基础信息。结果表明：样品∑(CaO+MgO+LOI)为13.98%～93.31%,反映了相对动荡的沉积环境。δ¹³C值的变化范围是-6.95‰～0.36‰,δ¹⁸O值变化范围为-9.06‰～-0.99‰,δ¹³C值总体表现趋势为降低-升高-降低-升高。海水盐度呈现先升高、后降低、复又升高的多段式变化;海水温度7.11～34.94℃,平均温度21.99℃,古海水温度经历了降低-升高-降低的变化趋势,在早-中三叠世界线附近温度急剧升高。研究区整体处于氧化的沉积环境,间有贫氧的沉积环境出现。以上各个地球化学指标间耦合关系较好,一致反映了研究区早-中三叠世为相对潮湿-相对干热-相对潮湿气候下的海相沉积环境。     

吉木萨尔凹陷芦草沟组碳酸盐岩碳氧同位素特征及其古湖泊学意义

吉木萨尔凹陷芦草沟组是准噶尔盆地重要的湖相碳酸盐岩致密油富集区,为明确其沉积时期古湖泊的环境特征,利用磷酸法对吉木萨尔凹陷芦草沟组碳酸盐岩样品进行了测试。测试结果表明,芦草沟组碳酸盐岩δ~(13)C值介于6.80‰~9.70‰之间,平均值为8.30‰;δ~(18)O值介于-11.90‰~-3.50‰之间,平均值为-6.20‰。δ~(18)O和δ~(13)C的特征及变化规律表明,早期古湖泊为淡水短期注入的畅流湖泊环境,后期古湖泊为水体长时间滞留、封闭性强的咸化湖泊体系。由于火山物质带来大量营养物质,有机生物十分繁盛,致使湖相碳酸盐岩δ~(13)C较重,富含低值氧同位素的大气降雨周期性输入引起湖相碳酸盐岩δ~(18)O显著降低。芦草沟组沉积时期古湖水具有咸化程度较高、变化频繁的特点,受大气降雨和强烈蒸发作用的影响,湖泊水位具有高—低—高或高—低的变化规律,受其影响湖泊盐度随之表现为低—高—低或低—高的变化规律。     

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。     

滇西昌宁-孟连带内石炭纪-二叠纪鲕粒灰岩的古地理意义

虽然在滇西昌宁-孟连带内发现了泥盆纪至中三叠世的放射虫硅质岩,但是目前对其构造古地理意义仍然有争议。对昌宁-孟连带晚石炭世至早二叠世碳酸盐岩地层内鲕粒灰岩进行了研究,结果表明,该套碳酸盐岩形成于动荡浅水沉积环境,其成因可能与古特提斯洋内碳酸盐岩洋岛海山有关,并且反映了温暖、较为干燥的古气候背景。根据地质背景资料分析,它们应该形成于南亚热带较干燥的气候环境。与东西两侧同期地层形成的古气候背景对比发现,在石炭纪-二叠纪时,昌宁-孟连带是分隔滨冈瓦纳地块群和华夏地块群的主支洋盆;在早二叠世时,该洋盆宽度约10°古纬距。     

桂西北安然地区晚二叠世乐平统碳酸盐岩微相特征及古地理意义

通过野外剖面测制、室内岩石薄片观察、古生物鉴定,运用沉积学、矿物岩石学、层序地层学、构造地质学等的方法原理,对黔桂之交天生桥镇-安然地区晚二叠世乐平统吴家坪-长兴期碳酸盐岩微相特征进行分析鉴定,试图阐述沉积演化及古地理意义。分析表明,研究区未见长兴组及大隆组,合山组与吴家坪组均为孤立碳酸盐岩台地,且属同时异相关系。合山组发育局限台地、开阔台地、受簸选台地边缘砂、生物建造等4种沉积亚相,发育MF1-生屑粉微晶灰岩、生屑泥微晶含泥质灰岩,MF2-含泥质砂岩夹含粉砂质泥岩或煤层,MF3-泥晶介壳屑蜓屑灰岩或泥晶生屑灰岩,MF4-泥、微晶或亮晶生屑藻砂屑灰岩,MF5-生屑藻粘结灰岩等5种沉积微相;吴家坪组发育受簸选台地边缘砂、生物建造及前缘斜坡等3种沉积亚相,发育MFⅠ-泥微晶藻砂屑生屑灰岩、海绵礁生物灰岩,MFⅡ-亮晶藻砾屑生屑灰岩,MFⅢ-复成分灰岩角砾岩或礁前角砾岩等3种沉积微相。二叠世乐平统吴家坪-长兴期经历了4期相对连续完整的次级海进-海退旋回,总体为海退进积层序的古地理特征,并形成相应的沉积矿产资源。     

华北克拉通几个地区古元古代碳酸盐岩地层C-O同位素特征

对华北克拉通古元古代辽河群、中条群和湾子群的碳酸盐岩进行了C、O同位素研究。辽河群王家沟组条带状大理岩的δ13CPDB变化于-1.02‰~3.14‰之间,大部分在0.16‰~1.79‰之间,平均值为1.07‰,稍高于海相碳酸盐岩的δ13C平均值0.5‰,δ18OPDB变化于-17.2‰~-10.1‰之间,大部分在-13.4‰~-10.1‰之间,20组数据的均值为-11.9‰。中条群余家山组大理岩的δ13CPDB变化于-0.2‰~0.8‰之间,大部分在0~0.3‰之间,前14个样品的δ13C平均值为0.34‰,稍低于海相碳酸盐岩的δ13C平均值,后16个样品的δ13C平均值为0.54‰,与海相碳酸盐岩的δ13C平均值基本一致,其δ18OPDB变化于-7.9‰~-6.1‰之间,大部分在-7.3‰~-6.1‰之间,前14个样品的δ18O平均值为-6.80‰,后16个样品的δ18O平均值为-6.68‰,两个剖面上的δ18O值没有明显差别。阜平宋家口南湾子群大理岩δ13CPDB变化于1.0‰~3.8‰之间,平均值为2.65‰,明显高于海相碳酸盐岩的δ13C平均值0.5‰,其δ18OPDB变化于-8.8‰~-5.7‰之间,平均值为-6.97‰。研究结果表明所研究的大理岩均形成于一个比较稳定而又相对波动的气候环境,大理岩沉积期间存在海平面和气温旋回变化但没有突变事件。湾子群宋家口剖面大理岩对Jatulian事件有响应,中条群余家山组大理岩对Jatulian事件没有响应,辽河群王家沟组是否存在对Jatulian事件响应还不确切。     

广西合山煤田的古土壤层与成煤模式

合山煤田主采煤层底板发现古土壤层，在煤分层之间又发现稳定的陆相根土层，结合煤本身的微量元素含量分析，并与现代咸水植物及现代淡水植物的微量元素含量对比，对这种夹在海相碳酸盐岩中的煤层的成因有了新的认识。作者认为，主采煤层与其间接底板碳酸盐岩间存在沉积间断；合山组含煤岩系中可见规模极小的孤立的海绵小礁块，这些都是碳酸盐台地表面浅水环境常见的特征。分析黔桂两省大面积古地理背景，作者认为，合山煤田主采煤层形成于碳酸盐台地表面废弃潮坪上发育的泥炭沼泽，少数地段则是在碳酸盐台地表面闭塞水体进一步沼泽化的条件下形成的。     

用煤层中铁、钴、镍的含量计算成煤沿泽的古pH值和古Eh值

对滇东—黔西晚二叠世煤层中Fe、Co、Ni的研究表明,煤层中它们含量的比值,尤其是取自然对数后的比值可以作为推算成煤沼泽古pH值和古Eh值的指标,并推导出三个可分别作为计算陆相,海陆过渡相和海相等三种不同环境介质古pH值的经验公式。而成煤沼泽环境中氧的氧化还原电位可以根据XEh_i=1.229-0.059×pH_i进行计算。     

用煤层中铁、钴、镍的含量计算成煤沿泽的古pH值和古Eh值

对滇东-黔西晚二叠世煤层中Fe、Co、Ni的研究表明,煤层中它们含量的比值,尤其是取自然对数后的比值可以作为推算成煤沼泽古pH值和古Eh值的指标,并推导出三个可分别作为计算陆相,海陆过渡相和海相等三种不同环境介质古pH值的经验公式。而成煤沼泽环境中氧的氧化还原电位可以根据XEh_i=1.229-0.059×pH_i进行计算。     

广西晚二叠世合山组中沉积间断的发现及其地质意义

首次提出在晚二叠世合山组碳酸盐岩含煤岩系发育过程中存在沉积间断，并在其中鉴别出众多的沉积断标志：①灰岩的角砾化现象；②淡水作用下的重结粗大方解石颗粒；③古裂隙；④古溶洞；⑤氧化壳；⑥砾石层；⑦层状晶洞。这些沉积间断标志通常分布在煤层的间接底板楔部或上部。在合山组形成过程中，至少发生了３次沉积间断：４煤形成前，４煤形成期间及２煤形成前。     

四川盆地东部三叠系嘉陵江组成盐期浓缩海水古温度及其意义

四川盆地东部嘉陵江组四段石盐岩中发育大量原生的单一液相包裹体,为揭示石盐结晶时古海水的温度,恢复早三叠世古气候提供了有利条件。本文在蒸发岩岩相学研究的基础上,对流体包裹体均一温度进行了测试。测温结果表明,石盐结晶时卤水的温度在17.7~63.5℃之间,与该地区碳酸盐岩氧同位素数据所反映的温度特征基本一致,说明早三叠世时海水具有较高的温度。这有利于古海水的强烈蒸发浓缩,为成钾奠定了良好的气候条件。     

桂中合山组中的藻类及其环境分布

藻类在碳酸盐沉积物形成过程中起着十分重要的作用,藻类的组合特征、生态特征及磨蚀程度是较为灵敏的环境标志。桂中合山地区马滩、鹅滩一带晚二叠世合山组是一碳酸盐岩型含煤岩系,其中碳酸盐岩约占90%以上,含煤5~7层,碳酸盐岩中含有大量的化石及化石碎片,尤其是藻类。笔者对其中的藻类作了一些研究,本文就这些菜类的特征及其环境意义作一总结。      

高放废物深地质处置库预选场址的古温度环境

填隙矿物的流体包裹体研究与矿物的同位素地球化学研究可较好地揭示高放废物深地质处置库预选场址的深部热环境及古地下水热历史。中国高放废物深地质处置库第一个预选场深部花岗岩内填隙矿物的同位素、矿物学以及流体包裹体研究结果显示,甘肃北山地区花岗岩深部至少存在两种环境：浅部花岗岩(0～150m)填隙方解石的δ^18O=-18．2‰～-15．8‰(PDB),δ^13C=-9．5‰～-8．4‰(PDB),包裹体的均一温度(th)为140～160℃,包裹体的冰点温度为-2．5～-1．5℃,地下水可能以大气降水成因为主,且可能混合了盆地卤水并与花岗岩反应,形成温度、盐度(2％～5％,NaCleq)均较低的地下水;在350～550m区段内(深部花岗岩),其δ^18O值为-32．6‰～-17．6‰(PDB),δ^13C值为-10．5‰～-6．2‰(PDB),流体包裹体的均一温度较其上部的稍高,为160～190℃,而其冰点温度则较低,为-4～-3．2℃(盐度5％～8％,NaCleq),地下水类型为大气降水与盆地古卤水的混合,以大气降水为主。石英的氧同位素组成和计算的古地下水氧同位素组成则进一步表明,花岗岩深部(350～550m)也存在两种温度环境：较低温度(140～160℃)、较高盐度(5．5％～8％,NaCleq)的地下水;较高温度(220～240℃)、较低盐度(3％～5．5％,NaCleq)的地下水,其地下水类型为大气降水和与花岗岩平衡的卤水。     

δ^18O指示的古水温相对值与寒武纪牙形石分异度之间的关系

本文测试了采自湖南花垣中、上寒武统的11个碳酸盐岩样品的δ~(18)O值和δ~(13)C值。采样地层所含牙形石的CAI指标均为1。影响CAI值的主要因素和成岩改造作用对δ~(18)O的主要影响因素是相同的。据此可以推断出,这11个样品所在层位的成岩改造作用是大体相同的,也就是说,同原始沉积时的δ~(18)O值相比,测出的δ~(18)O值的变化幅度也大致相同,因而,可以用来指示古水温的相对值。作图结果表明,温度越高,牙形石分异度越大;反之,牙形石分异度越小.     

华南西部晚二叠世碳同位素地层学研究

对黔桂地区７条晚二叠世碳酸盐岩型煤系剖面进行了碳酸盐岩碳氧同位素测定，发现晚二叠世吴家坪阶与长兴阶碳酸盐岩的δ１３Ｃ值有明显差异，前者δ１３Ｃ多大于３．０‰，后者多小于３．０‰，进一步对晚二叠世δ１３Ｃ的变化原因的分析表明，δ１３Ｃ的变化可能与晚古生代末期聚煤作用的减弱密切相关，后者造成自然界碳库中的１２Ｃ的富集，从而使得海水以及在其中沉淀出的碳酸盐岩中的δ１３Ｃ值降低。此外，植物光合作用从大气中吸收ＣＯ２的量也随陆地植被减少而减少，结果造成大气中的ＣＯ２的大量富集，从而进一步产生温室效应，制约生物界的发展。联系到这一阶段生物界的衰亡灭绝，可以认为温室效应是晚二叠世生物逐渐衰亡及晚二叠世末群体灭绝的主要原因之一。     

洞穴石笋古温度研究的同位素地球化学方法

应用同位素地球化学方法，并以现代溶岩水的δ￣１８Ｏ＿ｗ代替石笋生长时期原生包体水的δ￣１８Ｏ＿ｗ，根据Ｏ’Ｎｅｉｌ方程，计算了福建宁化天鹅洞内第四纪碳酸盐堆积物的古温度。结果表明，温度计算偏差在±０．５℃左右。在与全球深海氧同位素曲线对比后，指出该地区大约在２１０～１８ｋａＢＰ，武木亚间冰期的起始时间（氧同位素期３／４阶界限）估计在６５ｋａＢＰ。结果表明，福建宁化地区晚第四纪古气候环境没有形成冰川的条件，但明显受到全球气温变化的控制。