湖泊纹层状沉积物的同生期变化研究述评

湖泊纹层状沉积物是在湖水分层的条件下缓慢沉积的。这些沉积物在沉积以后可能会发生一些同生期的改造作用，如季节性湖流的微弱冲刷、湖水中溶解氧对有机质的氧化、硫酸盐还原作用对有机质的氧化和硫化物的形成、有机质分解形成的偏酸性底层湖水对碳酸盐的溶解和磷的迁移造成的藻类勃发等，使纹层在成分、结构和构造方面发生一些变化。在对纹层进行古气候、古环境恢复的时候，这些同生期的变化不能被忽视。对这些变化的研究有助于对古气候、古湖水沉积环境的正确认识。     

山东山旺中新世硅藻土的纹层类型及成因

山东临朐山旺地区中新世山旺组硅藻土极为发育。通过对该地区硅藻土纹层的研究,确定其分类和成因,为进一步确立年纹层的存在、利用其进行高分辨率测年、探讨高频古气候旋回奠定基础。山旺组硅藻土的单层纹层厚度一般为100μm左右。依据纹层的物质成分,单层纹层可分为硅藻纹层、有机纹层和粘土纹层三种类型。各类单层纹层组合成为明暗相间的层偶,层偶厚度一般为100～400μm,常常表现为浅色的硅藻纹层逐渐向深色的粘土纹层或有机质纹层渐变过渡。纹层层偶可分为:薄层硅藻纹层-有机质层偶,厚层藻纹层-有机质层偶,薄层粘土纹层-有机质层偶,厚层粘土纹层-有机质层偶和硅藻纹层-粘土纹层层偶。山旺组硅藻土中不同类型的单层纹层以及层偶的形成主要受控于当时湖盆内粘土物质的沉积速率、硅藻的繁盛程度和有机物质的沉积和保存条件。     

济阳坳陷沙河街组湖相页岩中风成粉砂的识别及其古气候意义

在济阳坳陷沙河街组远离古河口沉积的页岩纹层中发现了风成粉砂沉积。风成粉砂在页岩的纹层中往往星散分布,成层性差,多分布在富有机质纹层与(含粉砂)粘土纹层之间。在结构上,这些风成粉砂与黄土有很大的相似性,颗粒呈棱角状—次圆状,粒度分布于4~6Φ之间,一般正偏,代表冬春季节相对偏干旱时期不稳定的近源阵风沉积;而表层流或层间流沉积的粉砂在粒度上往往与同一纹层内共生的粘土逐渐过渡,粒度概率曲线上呈一段式,粒度变化范围大,粉砂的成层性好,多局限在含粉砂的粘土纹层中。在高频旋回中,当气候偏干旱时,页岩中的自生碳酸盐含量增加,同时风成粉砂在陆源碎屑中所占的比例也明显升高。页岩中风成粉砂沉积的发现,可以进一步为研究有关湖相页岩和第四纪纹泥的古气候变化、正确恢复古湖泊沉积环境提供良好的指标。     

长试管静置沉降实验结果对湖盆细粒沉积纹层成因的启示*

沉积结构与沉积构造的研究是目前细粒沉积学中的重要内容。同时,富有机质泥/页岩的纹层成因也一直是困扰人们的难题。影响湖盆细粒沉积物纹层形成的因素很多,其中盐度、有机质含量是非常重要的因素,尤其是油页岩在淡水与咸水环境均可发育,其纹层的形成与水体盐度有何关系需要深入探讨。通过长试管静置实验,模拟并观察在静水条件下,黏土矿物、富有机质泥质沉积物在淡水、微咸水及咸水3种湖盆水体环境中的沉降过程与沉降速率,通过实验观察绘制沉降过程曲线并计算沉降速率。研究表明: 在淡水中富有机质泥的沉降速率明显高于黏土矿物的沉降速率;而在微咸水与咸水中,黏土矿物的沉降速率明显比富有机质泥要高;同时,2种类型的细粒沉积物在3类水体环境中各自的沉降速率也存在不同的规律。通过分析实验结果,指出在不同水介质条件下,絮凝作用类型的差异与浮力作用的影响是造成细粒沉积速率差异的主要原因。而有机质、黏土矿物及水体盐度共同控制细粒沉积物的沉降速率,一旦这些条件发生变化,那么就容易形成类似或不同的纹层,尤其是有机质丰度与盐度变化时,更容易形成不同成分的纹层。因此,油页岩的形成除需要相对安静水体环境外,还与有机质丰度、黏土矿物含量、絮凝过程及水体盐度变化的综合响应有关,而并非单独与水体盐度相关。另外,受沉积作用影响,湖盆不同区域的细粒沉积构造类型有差异。     

长试管静置沉降实验结果对湖盆细粒沉积纹层成因的启示*

沉积结构与沉积构造的研究是目前细粒沉积学中的重要内容。同时,富有机质泥/页岩的纹层成因也一直是困扰人们的难题。影响湖盆细粒沉积物纹层形成的因素很多,其中盐度、有机质含量是非常重要的因素,尤其是油页岩在淡水与咸水环境均可发育,其纹层的形成与水体盐度有何关系需要深入探讨。通过长试管静置实验,模拟并观察在静水条件下,黏土矿物、富有机质泥质沉积物在淡水、微咸水及咸水3种湖盆水体环境中的沉降过程与沉降速率,通过实验观察绘制沉降过程曲线并计算沉降速率。研究表明: 在淡水中富有机质泥的沉降速率明显高于黏土矿物的沉降速率;而在微咸水与咸水中,黏土矿物的沉降速率明显比富有机质泥要高;同时,2种类型的细粒沉积物在3类水体环境中各自的沉降速率也存在不同的规律。通过分析实验结果,指出在不同水介质条件下,絮凝作用类型的差异与浮力作用的影响是造成细粒沉积速率差异的主要原因。而有机质、黏土矿物及水体盐度共同控制细粒沉积物的沉降速率,一旦这些条件发生变化,那么就容易形成类似或不同的纹层,尤其是有机质丰度与盐度变化时,更容易形成不同成分的纹层。因此,油页岩的形成除需要相对安静水体环境外,还与有机质丰度、黏土矿物含量、絮凝过程及水体盐度变化的综合响应有关,而并非单独与水体盐度相关。另外,受沉积作用影响,湖盆不同区域的细粒沉积构造类型有差异。     

差异压缩(实)作用对煤层赋存形态的影响——以舒溶溪井田为例

黔溆煤田舒溶溪井田含煤岩系为二叠纪梁山组,其沉积厚度和主采煤层厚度变化较大,主采煤层呈鸡窝状、透镜状赋存,其赋存形态与沉积基底起伏形态有继承规律.研究表明:梁山组下伏岩系为石炭纪壶天群灰岩,梁山组沉积前普遍存在岩溶洼地和溶蚀残丘,沉积古地理景观为凹凸不平的古岩溶地貌或准平原,梁山组沉积时,在凸丘斜坡带上的沉积物相对基底洼地、谷地细碎屑物和生物残体堆积物在沉积厚度和稳定性上有差异,这种差异在重力作用下极易发生差异压缩,从而在基底坳陷低洼的地方形成的含煤地层厚度大,煤层厚度亦大;在凸丘隆起的地方,含煤地层厚度小,煤层厚度亦小.     

湖泊纹层的沉积机理研究评述与展望

湖泊纹泥和湖相页岩主要沉积于湖水明显分层的条件下，湖水的分层受气候、盐度、水体深度等多方面的控制。在湖水分层的前提下，各种藻类、碳酸盐、有机质、粘土、粉砂等可以按不同季节分别形成不连续的纹层。其中，藻类、有机质纹层的沉积与藻类的季节性勃发密切相关；碳酸盐纹层的沉积可以与化学作用有关，也可以与藻类勃发产生的生物化学作用有关；粉砂、粘土则是以平流或层间流的方式季节性输入的。总之，纹层或页岩沉积的变化与气候的变化密切相关，利用纹层中的沉积信息研究气候和环境变化早已引起人们的重视，但以气候的周期性变化为主控因素来探讨纹层的变化和湖水的物理化学性质演化还有待开展。     

震旦系灯影组核形石白云岩成因机制及其意义：以柳湾剖面为例

震旦系灯影组核形石白云岩作为典型的前寒武纪微生物碳酸盐岩,是我国古老深层油气勘探的岩石类型之一.核形石成因模式的研究,对研究古水体、恢复古环境及其成储模式有重要指导意义.根据核形石结构特征和成因机制将灯影组核形石分为6类,结合岩石学、沉积学和地球化学等研究手段,开展了四川盆地北缘核形石分布特征和沉积过程的综合研究.结果显示：灯影组二段核形石发育于潮下带-潮间坪环境下,水动力和微生物条件的差异影响着微生物生长、自身钙化作用、微生物膜粘结和捕获作用、化学沉淀作用4种核形石纹层形成机理;进一步体现在水动力条件控制着核形石纹层发育厚度、形态特征和伴生岩石类型,而微生物活动习性控制影响着核形石主微量、稀土元素分异特征：贫藻纹层较富藻纹层有较高的Fe/Mn比、实体藻较非实体藻有较高Cu/Zn比,纹层稀土元素富集度一般低于核心.综上所述,灯二段核形石的形成存在4种机理,且它们被海平面变化下的微生物和水动力条件联合控制.     

从生物扰动构造看古近纪东营湖的湖水分层

生物扰动构造发育程度与湖水充氧条件及湖水分层有密切关系。通过对山东东营凹陷下第三系 5套油源岩的生物扰动构造进行分析 ,分别讨论了其沉积时期古湖泊水体的分层状况。富有机质纹层页岩中无生物扰动构造 ,生物扰动指数为 0 ,表明其沉积时为一稳定分层、底层水缺氧的古湖泊 ;钙质块状纹层泥岩中含显微生物扰动构造 ,主要分布在细粒方解石纹层中 ,生物扰动指数为 1,反映较稳定分层、缺氧但有短暂充氧的沉积环境 ;钙质纹层页岩中显微生物扰动构造可局部富集呈层 ,生物扰动指数为 1～ 2 ,反映当时古湖泊有季节性回水 ,含氧量呈季节性变化 ;红、灰条带状粉砂质泥岩肉眼即可观察到生物扰动构造 ,主要分布在红色层中 ,生物扰动指数为 2～ 3,反映为不分层、充氧的古湖泊环境 ;块状泥岩扰动最为强烈 ,生物扰动指数为 6 ,表明为不分层、充氧的沉积环境     

大民屯凹陷古近系沙河街组三段扇三角洲前缘沉积生物扰动特征

为探究陆相扇三角洲前缘沉积生物扰动特征,以辽河拗陷大民屯凹陷沈检5井古近系沙河街组三段扇三角洲前缘沉积岩芯为研究对象,对生物遗迹化石进行了鉴定,统计了垂向剖面上生物扰动层厚度和扰动指数的分布特征。依据主微量元素参数反映的沉积条件,探讨了生物扰动层厚度和扰动指数与沉积环境的响应关系。研究结果表明,沈检5井S34Ⅱ和S34Ⅰ油层组发育生物扰动构造,生物遗迹化石以古藻迹（Palaeophycus）和漫游迹（Planolites）占优势为特征。生物扰动构造主要发育于水下分流间湾微相沉积物中,扰动层厚度在5～51cm,扰动指数以3~5级为主。主微量元素参数分析表明S34Ⅱ和S34Ⅰ油层组沉积期的古气候、古生产力、古盐度和古水深条件相近,即为相对温湿的古气候、低古生产力、淡水—微咸水盐度条件和浅水沉积环境。沉积环境变化幅度小是造成S34Ⅱ油层组与S34Ⅰ油层组发育的生物扰动层厚度和扰动指数差异不明显的主要原因。但当前研究还难以明确单个油层组内生物扰动层厚度和扰动指数变化的主控因素。该项研究加深了对陆相浅水扇三角洲前缘沉积环境遗迹化石组成和生物扰动指数变化特征的认识。     

北极斯瓦尔巴德群岛Bolterskardet湖泊沉积纹层形成机理及古环境重建

北极斯瓦尔巴德群岛Bolterskardet湖(78°06′N,16°01′E)发育了完好的纹层沉积。纹层显微研究及137Cs年龄数据表明该湖的纹层为年纹层(Varve)。纹层层偶由暗色的粉砂层和浅色的粘土微层组成。其形成机制为:在短暂的湖泊开封期,积雪及冰川的融化,携带大量的碎屑物在湖泊中沉积下来,形成颗粒较粗的粉砂层;而颗粒极细的粘土,形成于湖泊结冰后的静水环境。浅色的粘土微层是区别、鉴定年层偶的重要标志。较高的沉积速率、长期冰封、明显的季节水文特征以及封闭的地貌环境是该湖形成纹层的主要原因。Bolterskardet湖纹层厚度与夏季温度的变化…     

陆相坳陷盆地边缘沉积区古地貌恢复:以准噶尔盆地玛湖地区三叠系百口泉组为例

常用的古地貌恢复方法侧重于利用地层厚度反映古地貌形态,而忽略沉积前由于盆地差异沉降导致地层厚度反映古地貌的不准确性。笔者以准噶尔盆地玛湖地区三叠系百口泉组沉积前古地貌恢复为例,提出一种沉积趋势校正的新方法。百口泉组沉积前为一种陆缘剥蚀区—过渡区—沉积区背景下的冲积扇—扇三角洲陆—湖相逐渐过渡的沉积体系,以地层厚度反映的古地貌形态能较好地刻画湖盆水下部分,较难合理地刻画陆上的古地貌特征。结合研究区资料情况,优选残余厚度法和地震层拉平法开展古地貌恢复工作。首先获取三叠系百口泉组地层真厚度,经过压实、古水深校正之后,对陆上部分的古地貌进行沉积趋势校正。校正后的古地貌较前人研究结果更加合理,对准噶尔陆相坳陷盆地的复杂源-汇沉积体系分析的指导更加准确。     

洞穴石笋纹(壳)层层组类型研究

石笋是洞穴碳酸钙沉积的典型滴石类型,也是岩溶记录中最全面、最系统的古气候环境信息载体,随着高分辨率测年技术和测试方法的提高,它在重建古气候环境方面具有重要的意义.石笋沉积纹层的组合、厚度、粒度和层面构造等,是恢复成笋滴水动态及相关古水文条件的物质基础,其中不少古气候环境信息,具强烈直观感,聚集物证、形象地记录于石笋剖面中,易观测研究.通过大量石笋纵剖面观测和系统的同位素组成、微(痕)量元素、特征性纹层的分析研究,证实石笋沉积纹(壳)层具韵律性组合和沉积旋回性及其古气候环境显示.首次提出石笋具叠锥型、叠柱型、叠锥叠柱复(组)合型纹(壳)层组和连续性、旋回性、间断(歇)性叠复纹(壳)层层组类型的沉积构造,并阐述各自的特征、滴流水动态和气候环境演变特征。     

湖相深水细粒物质的混合沉积作用探讨*

沉积物的混合是自然界的普遍现象,湖盆中广泛发育的深水细粒沉积岩本身就是一类混积岩。以东营凹陷古近系沙河街组三段下亚段—沙河街组四段上亚段细粒沉积岩为研究对象,通过厘米级岩心观察描述、小型沉积构造解剖、岩石薄片观察、X射线衍射全岩矿物分析及微量元素测试等方法,研究细粒物质的产出状态和混合方式;分析湖盆流体、气候及水体性质对细粒物质迁移、混合、沉积的控制作用,尝试探讨细粒物质的混合沉积机制。结果表明,湖相深水细粒沉积岩既有物质成分上的混合,也有结构的混合,且在宏观与微观的不同尺度均存在混合;混合沉积作用有均匀混合、纹层叠置混合、不均匀团块状混合等类型。纹层叠置混合沉积是最主要的混合沉积方式,依据纹层接触关系、所占比例及矿物产出状态可分为泥砂—灰纹层叠置混合型、泥—灰纹层叠置混合型、泥砂粒序—灰纹层叠置混合型、灰—泥—云纹层叠置混合型等。湖相深水细粒物质的混合沉积作用类型多且往往受多个因素同时控制,气候及水动力条件是控制细粒混合沉积岩发育的最主要因素,不同流体(浊流和底流)作用下的细粒沉积物混合作用存在差异。气候引起湖水性质变化及水体分层,从而控制不同类型细粒物质的絮凝沉降及化学沉积。不同构造部位、不同水体深度的混合作用不同;相同构造部位在垂向上也存在混合沉积方式的差异。     

济阳坳陷下第三系湖相生油岩的微观特征

利用背散射电子成像技术、扫描电镜和能谱分析对山东济阳坳陷下第三系主要湖相生油岩的微观组构、成分特征进行了高分辨率的观察和分析,同时对其中藻类化石丰度进行了定量统计。结果显示,这些生油岩既有共性又有显著的差异。共性表现在它们都具有纹层状构造,而且有机质都特别丰富,呈纹层分布。差异性表现在纹层单元的成分明显不同:富有机质纹层页岩由有机质纹层和粘土矿物纹层组成;钙质纹层页岩则有两种情况:一类由有机质纹层和钙质超微化石纹层组成,另一类由有机质纹层和粗粒方解石纹层组成,粗粒方解石中含有钙质超微化石;钙质纹层泥岩由细粒方解石纹层和含有机质的粘土矿物纹层组成。生油岩中有机质的分布也有两种形式:一类是有机质纹层,另一类则是藻类化石层,如沟鞭藻化石层和钙质超微化石 (颗石藻 )层.     

鄂尔多斯盆地徐庄组碳酸盐岩风暴沉积发育特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地寒武系徐庄组发育碳酸盐岩风暴沉积现象。风暴沉积主要包括侵蚀底面、风暴砾屑层、丘状和洼状层理等沉积构造。沉积构造在不同的条件下会形成不同的沉积序列,理想的沉积序列包括5个沉积单元,从下到上依次为：A侵蚀底面及砾屑段,代表风暴高峰期和衰减期的沉积作用,底面有突变的底界及特殊的沉积构造;B粒序段,为风暴减弱时沉积物从下向上变细的层段;C平行纹层段;D丘状纹层段,为风暴衰减期流体性质逐渐由密度流变为牵引流时形成的产物;E水平层理泥岩和泥晶灰岩段,为风暴停息期晴天条件下的产物。经野外考察发现研究区共可识别出5种不同类型的沉积序列组合,每种序列组合有不同的沉积特点,代表的沉积环境也不同。研究区寒武系徐庄组碳酸盐岩风暴沉积的发现和研究,对于古板块演化与古纬度恢复、鄂尔多斯盆地古地理研究具有重要的意义。     

洞穴石笋沉积速率研究中值得注意的几个问题

众多大型石笋纵剖面观测、测年和纹层沉积计率(沉积速率计算)表明,速率差异是石笋沉积特征的重要数据,也是古气候环变化的重要反映,但以往诸多资料不好引用、无从对比。通过筛选石笋的全(正)心纵剖面,沿纹层轴(中)部采样,测年值和计率可信度大,具时空对比意义。为提高精度和分辨率,提倡按石笋沉积特征段,特别是纹层组测年计率。      

湖相深水细粒物质的混合沉积作用探讨

沉积物的混合是自然界的普遍现象,湖盆中广泛发育的深水细粒沉积岩本身就是一类混积岩。以东营凹陷古近系沙河街组三段下亚段—沙河街组四段上亚段细粒沉积岩为研究对象,通过厘米级岩心观察描述、小型沉积构造解剖、岩石薄片观察、X射线衍射全岩矿物分析及微量元素测试等方法,研究细粒物质的产出状态和混合方式;分析湖盆流体、气候及水体性质对细粒物质迁移、混合、沉积的控制作用,尝试探讨细粒物质的混合沉积机制。结果表明,湖相深水细粒沉积岩既有物质成分上的混合,也有结构的混合,且在宏观与微观的不同尺度均存在混合;混合沉积作用有均匀混合、纹层叠置混合、不均匀团块状混合等类型。纹层叠置混合沉积是最主要的混合沉积方式,依据纹层接触关系、所占比例及矿物产出状态可分为泥砂—灰纹层叠置混合型、泥—灰纹层叠置混合型、泥砂粒序—灰纹层叠置混合型、灰—泥—云纹层叠置混合型等。湖相深水细粒物质的混合沉积作用类型多且往往受多个因素同时控制,气候及水动力条件是控制细粒混合沉积岩发育的最主要因素,不同流体(浊流和底流)作用下的细粒沉积物混合作用存在差异。气候引起湖水性质变化及水体分层,从而控制不同类型细粒物质的絮凝沉降及化学沉积。不同构造部位、不同水体深度的混合作用不同;相同构造部位在垂向上也存在混合沉积方式的差异。     

湖相叠层石纹层生长节律记录的天文周期信号

对采自青藏高原北部渐新统雅西措组中的叠层石样品进行了研究,通过切面观察和薄片鉴定,确定这些叠层石具有典型的富藻生物纹层和富屑碎屑纹层交替的显微结构特征,纹层生长带呈阶段式波状和柱状产出。采用样品数字图像的灰度值作为计量纹层个数和纹层厚度变化的指标,提取了4件样品的显微纹层厚度变化序列。根据功率谱分析结果,认为叠层石纹层层偶为年际生长纹层,纹层层偶的厚度变化与太阳黑子活动的11年天文周期具有一定的联系,提出湖相环境中叠层石的生长节律记录了太阳活动驱动的气候与环境变化的信息。      

湖泊年纹层研究进展与展望

【意义】湖泊年纹层是季节—年际尺度的超高分辨率地质记录，对发展高精度地质年代学和研究古气候与古环境具有重要意义。【进展】综合前人研究成果，对湖泊年纹层的形成和保存、识别和分类、纹层年代学以及湖泊年纹层对古气候和古环境的指示等方面进行了总结：（1）湖泊年纹层的形成和保存受季节性气候和环境变化的影响，在北半球中高纬地区分布较广；（2）对湖泊年纹层的鉴定需结合其物理、化学和生物特征，并通过放射性同位素定年手段进行交叉验证；（3）湖泊年纹层可用于建立精确的或浮动的年代学标尺；（4）湖泊年纹层普遍用于重建年际古气候与古环境，但是研究程度不均衡，时间上主要集中于第四纪，空间上主要集中于欧美地区。【结论与展望】结合目前湖泊年纹层的研究现状和不足，未来应加强现代沉积过程监测，优化湖泊年纹层识别标准。同时利用多种研究手段，系统构建并完善湖泊年纹层研究体系。深入挖掘深时湖泊年纹层的研究价值，聚焦深时年际古气候变化等科学前沿。