湘中涟源凹陷上泥盆统佘田桥组页岩地球化学特征及有机质富集机理

上泥盆统佘田桥组是湘中地区页岩气勘探的重要层系之一.为了探讨湘中地区涟源凹陷上泥盆统佘田桥组黑色泥页岩有机质富集机理,系统采集了区内湘新地3井佘田桥组20个泥页岩岩心样品,开展有机碳含量、主量元素、微量元素以及稀土元素等地球化学特征测试,分析佘田桥组页岩的古盐度、古气候、古氧化还原条件和古生产力等古沉积环境.结果表明:佘田桥组底部层段有机碳含量较高（1.28%~2.68%）,平均值为1.69%.页岩主要成分为SiO₂（50.27%）、Al₂O₃（13.66%）、CaO（11.55%）.微量元素Rb、Sr和Zr富集而Co、Mo、Sc和Hf亏损.Sr/Ba、化学蚀变指数（CIA）、Th/U、V/Sc、V/Cr、δU比值表明佘田桥组富有机质页岩段沉积环境为淡水-半咸水、干旱的贫氧-次富氧环境,贫有机质页岩段为咸水、干旱-半干旱的富氧环境.结合区域层序地层特征,综合对比佘田桥组有机碳含量（TOC）与古氧化还原条件、古生产力条件的相关性,揭示出涟源凹陷佘田桥组富有机质页岩段有机质富集的主控因素为古氧化还原环境,而贫有机质页岩段有机质主要来源于陆源供给.      

湖南省涟源凹陷泥盆纪佘田桥组页岩储层测井评价

湘中地区涟源凹陷泥盆纪佘田桥组(D3s)富有机质页岩发育,区内参数井-湘新页1井(XXY-1)已在该组钻遇良好页岩气.为研究该套储层特征,依托湘新页1井的岩心和测井资料,通过数控测井系统的综合测井曲线响应特征和数据处理结果对该套储层进行了评价.结果表明,湘新页1井泥盆纪佘田桥组底部为优质页岩发育段,厚度达81.1 m,页岩TOC、物性均较好,具有较大资源潜力.     

华南埃迪卡拉系斜坡相带碳稳定同位素特征

为验证碳稳定同位素特征在不同沉积环境的变化,选择了斜坡相带张家界田坪埃迪卡拉系剖面进行碳同位素的研究,系统采集了110件碳酸盐岩样品,并在中国地质调查局同位素地球化学开放研究实验室通过MAT-251质谱仪完成了碳、氧稳定同位素测试。测试结果显示,张家界田坪埃迪卡拉系剖面所记录的碳稳定同位素曲线,除了陡山沱组底部的负异常外,和任何已知的这一时期的碳同位素曲线均有较大的差异。从陡山沱组二段中下部开始,δ13 C表现为长期稳定的正漂移。大致在4.0‰附近波动,变化幅度在2.0‰~6.0‰之间,这一趋势一直延续至灯影组二段的中部,随后δ13 C逐渐减小,并在灯影组三段中部降至负值。从田坪剖面所处的古地理位置等因素的综合考虑,该剖面陡山沱组碳同位素δ13C值既受控于氧化还原界面的迁移,同时,也叠加了碳酸盐岩风化作用的影响;而灯影组的碳同位素δ13C值则更多地受控于海平面的变化。     

滇黔北坳陷寒武系碳酸盐岩古海洋环境特征及地质意义

为厘定滇黔北坳陷寒武系碳酸盐岩古海洋环境,揭示成岩流体与岩溶作用的潜在联系,并预测有利储层发育层段,基于镇雄羊场碳酸盐岩剖面实测及系统取样基础上,采用微量元素、碳氧锶同位素及铸体薄片等分析手段,地球化学与岩石学方法相结合,探讨碳酸盐岩古海洋环境及地质意义。研究结果表明:滇黔北坳陷寒武系清虚洞组-娄山关组整体为海相环境,古海洋温度处于12.82℃~32.84℃之间,主体为温暖或炎热的亚热带气候。海平面具有主体震荡下降的趋势,存在8期海平面变化旋回,发育对应的岩相组合,其同位素演化曲线可作为地层划分依据。微量元素、同位素地球化学及岩石学特征证实娄山关组岩溶作用相对发育,成岩流体混入强氧化性低温大气水,有利储层纵向上主要分布在海平面下降旋回的高部位。     

巢湖地区早三叠世碳氧同位素地层对比及其古生态环境意义

二叠纪-三叠纪之交的环境恶化事件不但导致了生物大绝灭，而且造成了自然界正常的碳循环崩溃。为了研究三叠纪早期生物复苏过程中的环境特征、碳氧同位素演化上的地层学意义，对巢湖平顶山西坡剖面下三叠统碳酸盐岩取样分析。研究结果表明，巢湖平顶山西坡剖面早三叠世碳氧同位素地层曲线与已知的平顶山北坡剖面碳氧同位素地层曲线相似。δ^13C值在Indian阶、Olenekian阶底部首先表现为大幅度负漂，随后呈上升趋势。δ^18O值除了表现出l Ma的周期性波动之外，与δ^13C低值区对应处也具负偏趋势。δ^13C、δ^18O值的演化趋势反映了早三叠世海洋环境恶化、生物复苏十分缓慢。     

四川盆地晚震旦世古海洋环境恢复及地质意义

基于四川盆地灯影组3个采样点69组碳氧同位素样品测试分析,在充分论证样品有效性的基础上,对研究区碳氧同位素特征展开分析,进而探讨对应的古海洋环境及地质学意义.四川盆地灯影组白云岩δ13C值分布在-2.85‰～4.44‰,平均值为1.8‰;δ18O值为-9.02‰～-1.90‰,平均值为-5.42‰,碳氧同位素整体变化趋势与中国扬子地台其他区域基本相同.古海洋环境恢复表明,震旦纪灯影期研究区整体处于海相环境;灯影期海水温度主要介于15～30C之间,属温暖或炎热的亚热带气候;海平面共经历了缓慢海进、低位振荡海退、高位振荡海退、短暂海进、持续海退、振荡海退六个阶段.在海平面升降、气候变化、构造运动以及火山活动等众多因素的影响下,灯影组白云岩δ13C值共出现4次负漂移(N1～N4)和2次正漂移(P1～P2);受古海洋环境的影响,盆地沉积了特征明显的灯二段葡萄状藻云岩、灯三段暗色碎屑岩以及灯四段富藻云岩.     

浙江江山石炭-二叠系碳酸盐岩碳氧同位素特征研究

对浙江江山石头山剖面船山组、栖霞组碳酸盐岩进行了 C、O同位素测定. Mn/Sr比值、δ18O值和δ18O-δ13C散点图检验表明,所得同位素数据反映了碳酸盐岩的原始沉积特征.δ13C和δ18O值变化范围分别为- 5.4‰～ 4.4‰和- 12.2‰～- 5.6‰,平均值分别为 0.5‰和- 8.4‰ .在石炭纪-二叠纪分界线附近没有发生明显的同位素漂移现象.本区碳同位素地层曲线与根据沉积微相推断的海平面变化曲线十分吻合,表现为δ13C高值区海水变深.海水在剖面上的变化规律是浅-中等-较深-中等,相应的δ13C演化曲线表现为波谷段-具次级起伏的相对平缓段-波峰段-平缓段.栖霞组台坪相δ13C值大于船山组台坪相,而且曲线较平直,反映海水较深且环境较稳定.研究区地层记录中的海平面从早到晚逐渐增高,与全球海平面变化曲线不一致,可能与浙皖海盆发生过整体沉降有关.这一区域性差异也在碳同位素记录中得到印证,本区晚石炭世晚期-早二叠世早期δ13C值从老到新慢慢增大,最后再略为下降,演化趋势与 Veizer et al.的碳同位素年代演化曲线相反,说明碳同位素演化在一定程度上能反映区域地壳演变状况.     

浙江江山震旦系碳同位素异常及其地质意义

碳同位素已成为研究震旦纪地质事件的重要手段之一,其特征主要与古海洋生物产率、有机质埋藏量及其氧化程度有关,具体表现为生物产率、有机质埋藏量升高和(或)有机质氧化程度降低,δ13C值增大;反之,δ13C值减小。浙江江山位于扬子地台东南缘,东南以江山-绍兴断裂为界与华夏古陆毗邻。江山震旦系地层出露齐全,顶底完整。通过分析其中48个碳同位素数值特征发现,该区震旦系碳同位素特征有四处异常,这些异常出现在地质界线(系、组、段的分界线)附近,是地质事件的反映,即陡山沱组底部碳同位素负异常是“雪球地球”事件的反映;陡山沱组中部碳同位素负漂移是海平面下降和(或)洋流翻转的反映;陡山沱组顶部与灯影组底部交界附近的碳同位素负异常是海平面下降的反映;灯影组顶部的碳同位素异常是震旦系与寒武系边界时期古气候、古环境强烈变化的反映。     

湘中坳陷邵阳凹陷佘田桥组泥岩岩相及其成因演化

泥盆系佘田桥组泥岩是南方页岩气勘探重点层位之一.为揭示湘中坳陷邵阳凹陷佘田桥组泥岩岩相特征及其发育控制因素,基于系统岩心描述、矿物组分和地球化学采样及测试,对邵阳凹陷佘田桥组泥岩岩相类型、沉积环境特征及其对岩相发育的控制进行了研究,探讨沉积环境演化对岩相类型发育的控制作用.结果表明,佘田桥组泥岩依据矿物组分含量主要识别出硅质泥岩、混合质泥岩、硅质岩、钙质泥岩4种岩相类型,进一步垂向上可划分为5个岩相组合段.岩相组合段Ⅰ和Ⅲ相对富硅质,而组合段Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ钙质含量相对较高.沉积环境分析表明佘田桥组泥岩形成于大陆边缘背景;主要处于相对干热气候条件,其中在早期和中期发育相对温湿气候,中期时相对最为温暖潮湿;海平面先上升后下降;中段泥岩中具有过量硅富集特征,主要为生物成因,而受热液作用影响较小;陆源碎屑输入相对较为稳定,在中期时相对最低.沉积环境演化和岩相发育之间的响应关系表明,岩相的发育主要受到古气候、陆源碎屑供给、海平面变化和生物作用等的综合控制,泥岩硅质组分主要来自陆源碎屑输入,生物作用富硅造成了中段硅质富集,而后期当气候向干热转化时,钙质组分增加,泥岩岩相向富钙方向演化.      

湘中祁东地区佘田桥组页岩气成藏地质条件分析

为了研究湘中邵阳凹陷祁东地区上泥盆统佘田桥组页岩气成藏地质条件,对该区佘田桥组进行了地质调查、系统采样与大量分析测试工作。结果表明:研究区佘田桥组有利层段厚度平均48m;有机质丰度一般,成熟度较高,具有一定页岩气生烃物质条件;储集特征有利于后期开发;泥页岩吸附气含量平均为2. 21 m~3/t,但现场解吸气含量较低,且气体成分主要为氮气,主要由于区内构造条件复杂,保存条件较差。后期需优选台盆相区内保存条件较好的地区寻求该组页岩气勘查的突破。     

湖南弗拉阶地层的分布特征和页岩气有利区

湖南上泥盆统弗拉阶佘田桥组泥页岩是重要的页岩气勘探目的层。由于区域上具有岩相分异显著、变化快的特征,佘田桥组存在多个同期地层,容易造成引用和野外识别困难,严重制约其页岩气调查工作进程。通过梳理佘田桥组及其同期地层的历史沿革,明确和圈定了它们的分布区域和使用范围。基于佘田桥组的岩石组合特征、有机碳含量的区域变化和已有调查成果,提出受陆缘碎屑输入影响较强的新化-涟源、邵东地区为页岩气有利勘探区的设想,同时认为找准台盆范围是页岩气调查发现的关键。     

广西香田弗拉斯-法门阶界线事件标志——碳、氧稳定同位素异常特征

本文对广西香田晚泥盆世弗拉斯-法门阶界线剖面进行了系统的碳、氧稳定同位素研究。发现随着弗拉斯-法门期之交的生物大量死亡和绝灭,在弗拉斯-法门阶界线层中,碳、氧稳定同位素组成出现了明显的异常。这和白垩—第三系界线灾变事件中出现的异常颇为相似。碳同位素异常达-6.6‰左右,氧同位素出现正异常达2‰。此外,在界线层中出现铱异常为230×10^-12g/g。这些表明,上述同位素地球化学异常是地球历史中生物绝灭灾变事件的重要标志。     

湘中及湘东南地区上泥盆统佘田桥组页岩气勘探前景

湘中及湘东南地区泥盆纪佘田桥组具有良好的页岩气成藏条件,为页岩气勘探远景区。选取地质条件优越、页岩气特征明显的泥盆纪佘田桥组含气页岩作为主要研究对象,对页岩气储气特征和勘探开发潜力进行了分析。研究表明：含气页岩层分布面积广、有机碳含量高（TOC均值0.61%）、热演化程度高（Ro均值2.71%）,低孔低渗（孔隙度为0.7%,渗透率小于0.04×10^-3μm2）,且吸附能力强。含气页岩层厚度展布在凹陷盆地形成独特的“中心薄边缘厚”格局,结合其成藏特征和物化指数,划分出页岩气潜力较大的四个有利区。     

Carbon and oxygen isotopes suggesting deep-water basin deposition associated with hydrothermal events （Shangsi Section,Northwest Sichuan Basin-South China）

Carbon and oxygen isotope records for Shangsi Section in Northwest Sichuan Basin, South China can help investigating depositional environments and processes, including the burial rate and possible contribution of hydrothermal events. Samples from the lower Chihsian Formation show δ13CPDB and δ18OPDB values close to those of typical marine limestone. However, the overlying Permian middle-upper Chihsian, Wujiaping, and Maokou Formation samples reveal negative δ18OSMOW values and strong positive δ13CPDB values. These indicate high biological productivity and rapid burial of organic carbon. Samples from the Dalong Formation present both negative δ13CPDB and negative δ18OPDB values, which are quite different from the underlying Permian strata. These abnormal carbon and oxygen isotope characteristics in the Dalong Formation may suggest that hydrothermal processes contributed to deposition.     

鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其意义*

鄂尔多斯古生代海相地层沉积厚度巨大。鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩的碳氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成： δ¹³C值分布于-7.30‰～2.26‰之间,均值-0.30‰;δ¹⁸O值分布于-13.14‰～-1.94‰之间,均值-6.38‰,碳氧同位素组成与全球基本一致。区域上,鄂尔多斯西缘具有相对较高的δ¹³C值,南缘次之,而东缘最低。纵向上,碳同位素组成逐渐增重,并在中晚奥陶世发生明显的正向偏移,δ¹³C均值由马家沟组的-0.36‰增加到平凉组的0.15‰,至背锅山组增加至0.68‰。碳同位素的区域分布差异表明鄂尔多斯西缘水体相对较深,南缘次之,东缘相对较浅,由早奥陶世至晚奥陶世水体逐渐加深,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。鄂尔多斯西南缘中晚奥陶世碳同位素组成的正向偏移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义,西南缘的平凉组/乌拉力克组和背锅山组是下古生界最重要和有效的烃源岩层。     

灰岩碳氧同位素特征与隐伏花岗岩的关系——以栗木水溪庙矿区为例

对栗木水溪庙矿区泥盆系上统融县组灰岩的碳氧同位素进行了研究,该地区灰岩的碳氧同位素组成可提供隐伏花岗岩隆起及其相关流体的重要信息。受隐伏花岗岩侵入驱动的流体与上覆融县组灰岩发生反应的温度在110℃左右,流体的初始同位素组成为δ18OSMOW=-3‰,δ13CPDB≤-7‰,反应的水岩比值（w/r）可能小于5。这种岩浆水与大气降水的混合流体与围岩之间的水岩反应使得地表灰岩的δ18O和δ13C值降低,产生负异常。研究表明,围岩的δ18O值降低受反应的水岩比值和温度控制;δ13C值降低主要与反应的水岩比值有关。反应的温度越高,w/r值越大,灰岩的碳氧同位素负异常越明显。因此,水溪庙矿区地表出露的碳酸盐地层中的碳氧同位素变化可在地球化学勘查中用于指示下伏花岗岩岩脊的隐伏位置。     

句容地区下奥陶统仑山组海平面变化的碳酸盐岩地球化学记录

句容地区下奥陶统仑山组碳酸盐岩沉积主要由开阔台地和深水陆棚组成,仑山组层序1和层序2均由低位体系域和海侵体系域构成,反映两次海侵过程。根据δ13 C值、Sr/Ba值、1 000Sr/Ca值和V/Ni值反映的古盐度、古水深曲线,结合沉积环境变迁与体系域特征,绘制了仑山组海平面相对升降曲线。一级海平面相对升降曲线反映仑山组时期经历了一次海侵。二级海平面波动曲线显示海平面波动频繁,由两次海平面相对上升和一次海平面相对下降组成。仑山组样品碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成:δ13 C值为-0.8‰~2.3‰,均值为0.45‰;δ18 O值为-14.4‰~-9.3‰,均值为-10.2‰,主要集中在-10.0‰~-9.0‰的范围内。利用δ13 C和δ18 O值计算得到的Z值全部大于120,反映仑山组碳酸盐岩在海相环境中形成。     

Organic Geochemistry of the Early Jurassic Oil Shale from the Shuanghu Area in Northern Tibet and the Early Toarcian Oceanic Anoxic Event

This paper presents new geological and geochemical data from the Shuanghu area in northern Tibet, which recorded the Early Toarcian Oceanic Anoxic Event. The stratigraphic succession in the Shuanghu area consists mostly of grey to dark-colored alternating oil shales, marls and mudstones. Ammonite beds are found at the top of the Shuanghu oil shale section, which are principally of early Toarcian age, roughly within the Harplocearasfalciferrum Zone. Therefore,the oil shale strata at Shuanghu can be correlated with early Toarcian black shales distributing extensively in the European epicontinental seas that contain the records of an Oceanic Anoxic Event. Sedimentary organic matter of laminated shale anomalously rich in organic carbon across the Shuanghu area is characterized by high organic carbon contents, ranging from 1.8% to 26.1%. The carbon isotope curve displays the δ^13C values of the kerogen (δ^13Ckerogen) fluctuating from -26.22 to -23.53‰ PDB with a positive excursion close to 2.17‰, which, albeit significantly smaller, may also have been associated with other Early Toarcian Oceanic Anoxic Events (OAEs) in Europe. The organic atomic C/N ratios range between 6 and 43, and the curve of C/N ratios is consistent with that of the δ^13Ckerogen values. The biological assemblage,characterized by scarcity of benthic organisms and bloom of calcareous nannofossils (coccoliths), reveals high biological productivity in the surface water and an unfavorable environment for the benthic fauna in the bottom water during the Oceanic Anoxic Event. On the basis of organic geochemistry and characteristics of the biological assemblage, this study suggests that the carbon-isotope excursion is caused by the changes of sea level and productivity, and that the black shale deposition, especially oil shales, is related to the bloom and high productivity of coccoliths.     

Geochemical Stratigraphy and Microvertebrate Assemblage Sequences across the Silurian/Devonian Transition in South China

Carbon isotope (δ13Corg) analyses of non-marine clastic rocks and neritic carbonates and black shales spanning the Silurian/Devonian transition are compared from two richly fossiliferous sequences in Qujing of East Yunnan and Zoige of Sichuan, South China. The two sections, Xishancun and Putonggou sections in South China, reveal positive δ13Corg shifts happening in the Upper Pridoli and Lower Devonian and reaching peak values as heavy as ?25.2‰ (Xishancun) and ?19.9‰ (Putonggou) in the lowermost Lochkovian following the first occurrence of the thelodont Parathelodus and the conodont Icriodus woschmidti woschmidti (only in Putonggou Section and together with Protathyris-Lanceomyonia brachiopod fauna). These results replicate a globally known positive shift in δ13Corg from the uppermost Silurian to the lowermost Devonian. The δ13Corg variations across the Silurian/Devonian Boundary (SDB) at the two sections in South China exhibit a shift in carbon isotopic composition similar to the detailed SDB curves from the borehole Klonk-1 drilled at top of the Klonk Global Standard Stratotype-Section and Point (GSSP) in the Prague Basin, Czech Republic. In addition, four microvertebrate assemblages, including the Liaojiaoshan, Xishancun, Yanglugou and Xiaputonggou assemblages, are recognized from the Silurian/Devonian transition exposed in the Xishancun and Putonggou sections, respectively. The results from both carbon isotope stratigraphy and microvertebrate assemblage sequences suggest that the SDB in South China is located at the base of the Xishancun Formation (between sample QX-20 and sample QX-21) in the Xishancun Section and the lower part of the Xiaputonggou Formation (between sample ZP-09 and sample ZP-10) in the Putonggou Section. The isotopic trend for organic carbon together with the changes of microvertebrate remains across the SDB can offer an approach to a potential correlation of the SDB from different sedimentary facies, which help to correlate the marine with non-marine deposits.