下扬子区海相三叠系层序地层研究

在详细野外观察、追索和室内多学科手段的交叉和综合地层学研究的基础上,将下扬子区海相下、中三叠统划分出5个三级层序,提出碳酸盐缓坡陆架背景下露头层序地层学研究的一般方法,总结了下扬子区早-中三叠世主体海退背景下的层序发育型式和规律,建立跨越台地边缘不同古地理相带的层序地层和年代地层格架.     

中国二叠纪综合地层和时间框架

二叠纪发生了一系列全球性重大地质和生物事件,建立一个高精度的综合地层和时间框架是阐明这些重大事件因果关系的基础.国际二叠纪年代地层系统分为3统(乌拉尔统、瓜德鲁普统和乐平统)和9个阶,在中国分为3统(船山统、阳新统、乐平统)和8个阶,除乐平统以外,船山统和阳新统与国际标准划分时限有很大不同.二叠纪历经约4700万年,底界以牙形类Streptognathodus isolatus首现为标志,绝对年龄约为(298.9±0.15)Ma,顶界以牙形类Hindeodus parvus的首现为界,绝对年龄约为(251.902±0.024)Ma.二叠系在中国可识别出35个牙形带、23个?带、17个放射虫带和20个菊石带,其中华南瓜德鲁普统和乐平统牙形类化石带可作为国际对比的标准.二叠纪δ~(13)C_(carb)变化趋势表明在二叠纪最末期有一次3～5‰的快速负漂在全球范围内可以对比,但其他时段可能或多或少受到后期成岩作用影响或仅具有地方性效应.牙形类的δ~(18)O_(apatite)变化趋势表明从石炭纪晚期至空谷期处于一个较冷的时期,空谷晚期开始气候逐渐变暖.长兴期是一个气候较冷期,在二叠纪末有一次8～10°C的快速升高,这次温度升高全球同时发生.~(87)Sr/~(86)Sr比值由阿瑟尔初期的0.7080持续降低至卡匹敦晚期的最低值0.7068～0.7069;乐平世则持续上升,到二叠-三叠系界线处,~(87)Sr/~(86)Sr比值达到0.70708.磁性地层以沃德阶中部Illawarra反向为界,以下称为Kiaman超级反向极性带,以上称为二叠-三叠纪超级混合极性带.瓜德鲁普世末期的生物灭绝事件发生在卡匹敦晚期,持续时间长.二叠纪末的生物大灭绝事件发生于约(251.941±0.037)Ma,是突发性的.瓜德鲁普世末期的大海退在华南地区主要发生在Jinogondolella xuanhanensis至Clarkina dukouensis带之间;二叠纪最末期从大海退转入快速海侵发生在Hindeodus changxingensis-Clarkina zhejiangensis带内.二叠纪是一个古地理区系强烈分异的时期,中国各大区的海陆相二叠系对比存在诸多需要进一步研究的问题.     

江西乐平沿沟二叠纪-三叠纪过渡期沉积微相演变及其对灭绝事件的响应

江西乐平沿沟二叠系-三叠系界线剖面为连续碳酸盐岩相序列,较完整地记录了二叠纪-三叠纪之交重大突变期浅水非微生物岩相区的生物和环境演变过程.通过对该剖面高精度的牙形石生物地层和碳酸盐岩微相研究,可以很好地界定该剖面二叠系-三叠系界线地层序列,并与煤山标准剖面精确对比.借助于系列岩石切片观察,可将界线地层序列归入6种不同的碳酸盐岩微相类型,借此探讨该重大突变过程中沉积环境变化及其与生物演变之间的关系.综合沉积微相、生物化石和碳同位素的对比研究,发现微相MF-4（含被包壳的有孔虫亮晶鲕状灰岩）和微相MF-6（深色生物介壳灰岩）是两次重大生物灭绝和环境变化事件的不同沉积响应,这两次事件均与华南和全球其他地区有相似性和可比性.其中MF-4是华南二叠纪末发育有鲕状灰岩的首次报道,代表了二叠纪末可能就已经出现高二氧化碳分压、低硫酸盐浓度和微生物繁盛等异常环境状态;而MF-6中发育丰富的腹足类和介形虫,则代表了在三叠纪最早期存在一次腹足类和介形虫的繁盛事件.沿沟剖面碳酸盐岩微相分布较完整地体现了二叠纪-三叠纪之交重大突变期浅水非微生物岩相区生物和环境的幕式演变历程,是煤山标准剖面的重要补充.     

成像测井资料在川西北地区中二叠统沉积相研究中的应用

本文以成像测井资料为基础,开展了川西北地区中二叠统沉积相研究.利用岩心及野外剖面资料刻度成像测井,并结合常规测井资料识别出颗粒-泥晶石灰岩、"眼球"状-似"眼球"状石灰岩、重力流石灰岩、云质"豹斑"石灰岩、晶粒白云岩、层状硅质岩等6种岩石类型.在此基础上利用岩石类型组合的方法来识别沉积相,总结出了浅水高能型生物滩相、深水低能型生物滩相、泻湖相、深缓坡相、硅质盆地相等5种主要沉积相类型的测井响应特征,并以此为依据进行了连续的单井岩石类型划分及对应的沉积相解释,解释结论与区域沉积背景相吻合.表明该方法在川西北地区中二叠统,以及具有类似沉积背景的碳酸盐岩地层中进行单井沉积相综合分析是简单且行之有效的.     

晚更新世以来珠江三角洲地层层序再分析及新构造运动新认识

普遍认为珠江三角洲存在上、下两个海侵—海退旋回,对下旋回有30～50 ka(MIS3)和约120 ka(MIS5)之争.通过近1万个钻孔资料,提取了20余个典型钻孔岩心数据,运用生物地层学、年代地层学和层序地层学等方法,重新划分了层序及沉积相,并与深海氧同位素阶段进行对比,识别出SB3(基岩深度风化壳)、SB2(花斑黏土层2)和SB1(花斑黏土层1)等层序边界,分别对应于MIS6,4(或4～2),2等3次低海面期,并将三角洲沉积分出下、中、上3层.认为250 ka以来珠江三角洲最大平均下沉速率约为0.34 mm/a.下沉前,为星罗棋布的低矮山地+宽阔台地+"过路河"的亚热带准平原地貌景观,掀斜下沉后,被厚度不等的晚更新世以来松散沉积层覆盖.     

桂林中、晚泥盆世微生物碳酸盐沉积、礁和丘及层序地层、古环境和古气候的意义

钙质碳酸盐的微生物沉淀作用从太古代开始一直在碳酸盐台地的发育中起到了至关重要的作用. 微生物碳酸盐在重大的环境变化中(包括台地环境的海侵事件和生物绝灭后的复苏阶段)是碳酸盐沉积体的重要贡献者; 在层序地层不同体系域中有不同的微生物形成的碳酸盐沉积.桂林晚泥盆世法门期碳酸盐台地中的生物礁和丘完全由微生物和胶结物形成, 代表了弗拉-法门期生物事件后骨骼后生生物完全缺失的礁生态系中微生物为主的、独特的生物礁类型; 它们与特定的古环境和古气候有关, 可以用作研究环境变化和生物事件的指标.     

综合地球物理方法在华南桂中海相残留盆地沉积相预测中的应用

沉积相研究是盆地隐蔽油气藏勘探中重要的研究内容之一,综合利用地球物理方法有效识别构造、岩性或沉积相差异是盆地隐蔽油气藏勘探的前提.本文基于重力、航磁、地震等综合地球物理资料,通过重磁异常正演剥离和剖面正反演拟合技术研究了华南桂中地区海相地层的密度分布特征,预测了岩相、沉积相的变化规律.研究发现,本区中、下泥盆统海相地层存在横向的岩性、岩相变化,研究区西北、东南部的台地相区重力异常高、岩石拟合密度值高;中部“X”型台地边缘相区重力异常杂乱、岩石拟合密度变化范围大;东部台沟相区重力异常低、岩石拟合密度值低.利用综合地球物理方法预测沉积相为盆地岩性圈闭油气藏和生物礁油气藏勘探提供了新的研究思路,研究成果已得到初步检验,但还有待进一步完善与实践.     

徐州大北望地区馒头组化石碳酸盐岩微相分析

江苏省徐州市大北望剖面早寒武世馒头组的碳酸盐岩地层发育较好,沉积类型多样,成岩特征明显,是研究碳酸盐岩沉积及成岩作用的理想剖面之一。文章采用微相分析的方法 ,对该剖面碳酸盐岩的生物组合、颗粒成分、基质类型及其结构等微相特征做了研究。根据颗粒类型、沉积结构和化石,本区的碳酸盐岩可以被分为3个大类和10种化石碳酸盐岩微相类型:泥晶颗粒灰岩(微相1至微相5),颗粒泥晶灰岩(微相6至微相8)和泥晶灰岩(微相9和微相10)。每一种微相对应特定的沉积环境及演化特征。综合分析表明,研究区下寒武统形成于泻湖、局限台地、开阔台地和台地边缘的浅滩环境,据此建立了沉积相模式。在徐州大北望地区进行的关于碳酸盐岩微相的研究表明早寒武世晚期的馒头组继承了早寒武世中期的特点,且海侵持续扩大的持续沉降活动。     

长江三角洲江都-镇江冰后期古河谷沉积特征及其沉积中心的变迁

长江三角洲江都-镇江（大港）河段冰后期地层层序可分为早期海侵层序和中、晚期海退层序。早期海侵层序主要包括下部冰消期近源辫状河流相、中部河流相、上部河漫滩相,为一套海进式河床充填层序,在垂向上具有该河段独有的三层结构特点。中、晚期海退层序主要包括前三角洲相、三角洲前缘相和三角洲平原相,在垂向上也具有三层结构特点。冰后期以来,古长江的江面宽度不断变化,沉积中心位置也随之发生多次较大调整：冰消期至全新世早期,中心位置曾不断向南偏移;从全新世中期开始,其中心位置开始北移直至最大海侵结束;最大海侵后,随着三角洲不断进积,其中心位置也开始节节南移直至现今位置;从最大海侵到现在,古长江中心位置可能向南移动大约15 km。     

煤山二叠纪-三叠纪过渡期事件地层时序的微观地层记录

煤山剖面二叠纪-三叠纪过渡期24～29层微观地层特征,清晰地显示了这一关键地层段持续的缺氧及频发的风暴扰动、固结基底／硬底构造、火山喷发、陆地风化和丘状微生物岩发育等事件的整体时序关系,为综合探讨二叠纪末期生物灭绝的机制提供依据．晚二叠世长兴组24层以发育有机质微细纹层为主,间断性受到风暴形成的底流冲刷,暗示这一时期静滞、分层和缺氧的海洋主体环境．晚二叠世末期快速海侵事件发生于24d层顶部,以典型的硬底构造发育为特征．持续的陆源火山物质风化和向海洋搬运沉积,使得以伊利石为主的黏土矿物广泛存在并贯穿二叠纪生物灭绝事件的整个过程．但是,发育正粒序火山玻屑的25层“界线黏土”却是强烈的火山喷发物在海洋直接沉降的结果．表现在27—2层上部的固结基底构造,发育Glossifungites遗迹等强烈生物扰动和塑性基底特征,代表着与牙形刺Hindeodusparvus的开始出现相一致的快速海侵事件的发生．27-5层微弱的丘状微生物岩的首次发现,表明华南浅水碳酸盐台地发育的微生物岩应属于早三叠世最早期,同时也代表了二叠纪末生物灭绝事件的最终结束．     

露头层序地层学研究的几个基本理论问题

讨论了露头层序地层学研究的几个基本理论问题 ,认为详细的沉积相分析和副层序叠置样式的研究、生物地层研究、不同地区和不同沉积相区的对比研究是正确划分层序的必要基础 ;初始海泛面是露头层序地层学研究中理想的层序界线 ,不仅在野外露头上最容易识别 ,还使层序及层序界面的年代可以用生物地层精确标定 ;把空间分布范围 ,特别是在不同沉积相区的分布 ,作为定义和识别各种级别层序的一个标准 .三级层序至少应可以在同一大陆边缘的不同相区辨认 ,有些甚至可以进行全球对比 ;应用层序地层优化年代地层单元界线 ,在地球演化自然节律基础上建立新一代地质年表 ,应使用初始海泛面作为界线的主要辅助标志 .     

华南寒武纪早期海洋化学状态的时空波动

继新元古代埃迪卡拉纪真核生物辐射之后,寒武纪生命大爆发建立了现今动物门类和海洋生态系统的总体格架.本文系统研究了目前华南寒武系纽芬兰统-第二统南皋阶Fe-S-C海洋化学数据在时间和空间(近岸-远洋)上的波动特征,发现寒武纪早期表层海洋虽已氧化,但深部海洋仍旧广泛缺氧铁化,硫化水体可能仅动态出现在陆架缺氧区域且受到硫酸盐供给的重要控制.伴随海侵、海退和硫酸盐输入等关键地球化学要素的波动,华南寒武纪早期这种海洋化学状态的空间结构展现了阶段性演化特征,并与这一时期生物辐射、"灭绝"的空间差异性和阶段性一致.生物与水化学的相关性还进一步表明早期动物可能具有较好地适应低氧环境的生存能力,但水体的硫化对其却是致命的.这一观点可很好地解释梅树村阶Ni-Mo富集层沉积时期陆架地区小壳动物群和外陆架-斜坡相海绵动物的消失.因此,海洋化学条件的时空波动及其效应很可能是寒武纪早期生命出现阶段式"灭绝"和辐射的关键原因之一.     

广西桂中地区泥盆系沉积环境及沉积有机质特征

通过野外地质剖面实测,室内岩石学、沉积学、古生物学以及烃源岩的地球化学综合分析认为,广西桂中地区泥盆系发育一套以碳酸盐岩为主的海相沉积地层,岩性以灰岩为主,白云岩次之,局部有碎屑岩发育.地层实测厚度2041m,共划分为14个地层组,识别出碳酸盐潮坪相、局限台地相、开放台地相、陆棚相、台地边缘斜坡相和藻丘相等6个沉积相带.沉积有机质TOC值分布在0.07%~1.96%之间,平均TOC值为0.21%;有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ1型;干酪根镜质体反射率(Ro)分布范围为0.99%~2.03%,有机质演化处于成熟-高成熟阶段;对取自于陆棚相区和潮下带的典型样品的研究表明:不同的沉积环境下沉积的烃源岩,其有机质类型和生物标志化合物的特征存在一定的差异.     

华南二叠系卡匹敦阶高分辨率浮点年代标尺

基于详细的生物地层学研究,以磁化率为古气候替代指标,对广西来宾铁桥剖面卡匹敦阶地层开展时间序列分析,建立高分辨率浮点年代标尺(FPTS).结果表明,磁化率记录了铁桥剖面中二叠世晚期沉积序列中的米兰科维奇旋回,卡匹敦阶上部磁化率突然增加与峨眉山玄武岩喷发和卡匹敦晚期全球性海退有关,这些事件导致同期沉积物中碎屑物质增加.铁桥剖面瓜德鲁普—乐平统界线附近磁化率和蓬莱滩剖面(乐平统底界GSSP)表现出一致的变化趋势,具可对比性.利用多窗谱法(MTM)和傅里叶变换(FT)从磁化率序列中识别出五个米兰科维奇周期:长偏心率周期(E2,405ka)、短偏心率周期(E1,100ka)、长地轴斜率周期(O2,44.1ka)、长岁差周期(P2,20.95ka)和短岁差周期(P1,17.7ka).对比基于E2周期建立的磁性地层磁化率(MSS)带和标准参考带(SRZ),建立整个沉积序列的高分辨率(200ka)FPTS,提出卡匹敦阶的时限为3.85 Ma(存在+0~0.28 Ma误差),整段沉积序列的平均沉积速率为2.91cm·ka-1.同时计算出卡匹敦阶内部七个牙形石带的时限,从最短26.6ka到最长2.3 Ma.另外,估算出峨眉山大火成岩省喷发启动时间为262.67 Ma,位于瓜德鲁普—乐平统界线之下1.42 Ma.     

下扬子地区早三叠世碳酸盐岩碳同位素组成的演化特征

对分布于下扬子地区早三叠世海相碳酸盐岩台地相、斜坡相、盆地相3条地层剖面的碳同位素演化趋势研究表明, 早三叠世碳同位素组成演化表现为3次负漂移和1次正漂移. 经与牙形石生物地层对比, 3次负漂移分别发生在早三叠世Griesbachian期、Smithian期和Spathian晚期, 正漂移发生在Spathian早期. 相同时期不同沉积相区碳酸盐岩具有相同的碳同位素组成变化趋势, 但由台地相→斜坡相→盆地相碳酸盐岩δ¹³C值由高向低的变化说明其背景值受古地理因素控制. 碳同位素组成的正漂移与早三叠世生物繁盛及有机质的快速埋藏有关, 而碳同位素组成的负漂移则可能与早三叠世频繁的火山活动、生物绝灭有关.     

中国石炭纪综合地层和时间框架

石炭纪共持续了60Myr,在地质年代表上起始于358.9Ma,结束于298.9Ma.按国际标准石炭系包含2个亚系6个统7个阶,其中3个阶的全球界线层型已经确立,包括杜内阶、维宪阶和巴什基尔阶; 4个阶的全球界线层型尚没有确立,分别是谢尔普霍夫阶、莫斯科阶、卡西莫夫阶和格舍尔阶.本文基于华南的材料,运用以生物地层学为基础的多重地层划分和对比方法,建立了中国石炭纪年代地层框架.通过高精度的生物地层学研究工作,中国的石炭纪地层中可识别出牙形刺化石带37个,有孔虫(包括?类)化石带24个,菊石动物化石带13个,腕足动物化石带10个,四射珊瑚化石带10个.通过这些化石带确立的生物地层格架,建立中国区域性的石炭系年代地层框架(包括2个亚系4个统8个阶),可以与全球其他地区的区域性年代地层框架进行精确对比.同时,中国在石炭纪化学地层、层序地层、旋回地层、事件地层等研究方向也取得了重要进展,可以和全球进行良好对比.中国石炭纪地层工作在未来的推进,应加强海洋浅水相与深水相、海相与陆相地层的对比;加强旋回地层的高分辨率天文年代标尺研究;加强石炭纪古环境和古气候研究,包括反映不同古环境指标的锶同位素、氧同位素的研究,以及保存的植物化石气孔指数的研究等.     

露头层序地层学研究中定义和识别不同级别沉积层序的标准

把空间分布, 特别是在不同沉积相区的分布作为定义和识别各种级别层序的一个标准. 层序(三级层序)的分布可能是全球性的, 一般至少可以在同一大陆边缘的不同相区辨认, 并能进行远距离对比, 有些甚至可以进行全球对比. 一般来说, 虽然有些亚层序(四级层序)的空间分布也可以是全球性的, 但亚层序在不同的沉积相区对比比较困难. 亚层序至少应当在一个沉积相带内可以普遍识别和对比. 更高级别的层序, 包括小层序(五级层序)和微层序(六级层序)的分布是区域性的或地区性的, 它们可能分别反映米兰柯维奇旋回的长周期和短周期. 层序和亚层序一般可在各种沉积相区识别, 而小层序和微层序一般仅能在浅海相区识别, 在盆地相区则不易辨认. 简要讨论了露头层序地层研究中正确建立层序的必要基础、一般的研究方法和几个特别值得注意的问题.     

四川盆地中三叠统雷口坡组碳酸盐台地巨型浅滩化研究

碳酸盐台地演化过程中有一种比较常见的沉积现象,即浅滩化,并通常认为其连续性较差.本文报道了最近在四川盆地中三叠统雷口坡组新发现的一种罕见的碳酸盐台地"巨型浅滩化(mega-shoaling)"现象.研究区于中三叠世雷口坡期在干旱炎热的气候条件下发育了受限的陆表海型碳酸盐台地,其中的雷-1-1亚段B层沉积了一套几乎遍及全盆地的滩相颗粒岩,形成所谓的巨型(盆地规模)浅滩化特征.根据岩芯精细描述和薄片镜下鉴定,发现这套滩相颗粒岩以砂屑云岩(灰岩)为主,其次为鲕粒云岩(灰岩),以发育局限泻湖-台内滩、局限泻湖-台内滩-台坪和潮坪-潮缘滩这3种向上变粗、变浅的沉积序列为特征;多旋回小层划分与对比研究发现,这套滩相颗粒岩在横向上具有良好的可追踪对比性和等时性;基于岩芯刻度测井方法建立的测井相模板,对全盆地235口井进行了逐井解释,发现滩相颗粒岩的累计厚度一般在10～40 m,连续分布面积超过1.5×105 km2,这充分说明了当时的碳酸盐台地确实在较短时间内发生了巨型浅滩化作用.重点从古构造与古地貌、古气候、海平面相对升降变化和古水动力等成滩条件角度分析了这种巨型浅滩化的成因,认为多种地质因素的有机结合为巨型浅滩化创造了有利的地形条件,包括平静的古构造环境、相对平坦的古地貌和蒸发岩的填平补齐作用;在稳定沉降的碳酸盐台地上,具有快速海侵到缓慢海退的多旋回高频海平面升降变化,这既有利于颗粒滩在垂向上的多旋回连续叠加发育,也有利于颗粒滩的横向迁移、连片和叠置,从而形成大面积连续分布的巨型颗粒滩沉积,形成巨型浅滩化.对这种碳酸盐台地具有现今盆地尺度的巨型浅滩化研究,有助于丰富完善对碳酸盐台地滩相沉积的认识,还因滩相沉积通常发育优质油气储层,所以还具有重要的储层地质学意义.     

寒武系碳同位素漂移事件的全球对比性分析

通过分析目前寒武系已有的δ13C数据,从中至少可筛选出4次具有跨板块对比潜力的碳同位素漂移事件.由下至上标定为：（1）寒武系底界幅度介于4‰～10‰的负漂移,相当于＂BACE＂;（2）纽芬兰统幸运阶之顶至第2阶底,幅度大于5‰的正漂移,相当于＂ZHUCE＂;（3）第二统与第三统界线处δ13C最小值为-3‰～-5‰的负漂移,对比为＂ROECE＂;（4）芙蓉统排碧阶底部幅度约4‰的正漂移——＂SPICE＂.这4期碳同位素漂移与海洋环境重大变化及其引发的生物演化事件在时间上存在关联性,表现为：＂BACE＂与同期的大洋缺氧事件以及艾迪卡拉纪生物灭绝事件对应;＂ZHUCE＂与扬子地台第3小壳化石组合带对应;＂ROECE＂与同期三叶虫绝灭及海进事件对应;＂SPICE＂则与同期三叶虫绝灭及海退事件对应.另有一些源于区域剖面的漂移,其是否具有大区之间的对比意义,尚需对不同板块的同时代地层做更多的数据测试方可定论.     

成像测井资料在礁滩型碳酸盐岩储集层岩性和沉积相识别中的应用——以伊拉克鲁迈拉油田为例

伊拉克鲁迈拉油田M组碳酸盐岩储集层为例,阐述了研究区不同岩石类型及沉积相在XRMI成像测井资料上的响应特征.论文以成像测井资料为主体,通过岩心刻度成像测井并结合GR能谱测井、岩性密度测井和其它常规测井资料识别出粘土矿物、致密灰岩、生物礁灰岩,生屑滩灰岩等岩性;总结了缓坡相、生物礁相、生屑滩相等沉积相的成像测井响应特征,建立了研究区各沉积相的电成像测井相解释图版,并对单井进行了连续的测井相划分.研究表明:M组碳酸盐岩储集层顶部GR能谱测井显示高钍、高钾、高铀含量特征,反应了M组地层在沉积晚期曾暴露地表,形成了风化残余剥蚀面,与上覆地层呈不整合接触关系;M组早期依次发育缓坡相、生屑高能滩相/生物礁相、滩后相和泻湖相,构成了一个完整的下降半旋回.