臼齿碳酸盐岩成因探讨——以吉林-辽宁地区新元古界为例

臼齿(Molar Tooth)碳酸盐岩问题已经研究了100多年,许多学者都对它的成因提出了不同的假设,但始终未能取得共识。文中作者列举了现有各种臼齿碳酸盐岩的成因假说,指出了这些成因假说中存在的种种问题和矛盾,并提出了臼齿碳酸盐岩生物成因的可能性。从元古代生物演化的规律说明臼齿碳酸盐岩形成、繁盛及衰退的时期与地球上真核生物的出现和繁盛及后生动物出现的界线相一致;从臼齿碳酸盐岩形成的构造背景、气候条件和沉积环境、结构构造特征、化学组成（特别是黄铁矿的形态和SnO2的富集）、碳、氧同位素的分布规律以及生物标志物的多样性等方面提出了臼齿（微亮晶）碳酸盐岩生物成因可能性的证据;还特别指出元古代叠层石的生长和繁盛与臼齿碳酸盐的岩发育呈负相关关系。 同时也阐述了生物成因解释遇到的困难,并指出今后应大力开展臼齿碳酸盐岩形成的沉积环境与岩相,特别是早期成岩作用和相关地球化学特征研究。从元古代古海洋化学性质的变化着手研究将成为揭示臼齿碳酸盐岩成因的根本手段。     

江苏徐州赵圩剖面新元古界倪园组沉积环境演化与事件沉积

江苏徐州赵圩剖面新元古界倪园组出露完整连续,岩性组合极具代表性,沉积现象丰富,发育有大量典型的事件沉积,因其成因存在争议而长期受到关注。本研究以倪园组野外宏观岩性组合及镜下微观岩石特征为基础,依据宏观—微观对照的方法,分析了倪园组沉积环境及事件沉积特征,探讨了事件沉积频发及类型多样的成因。研究表明: (1)倪园组沉积环境自下而上依次为潟湖—缓坡中上部—缓坡中下部—缓坡中上部—潮坪+潟湖; (2)事件沉积在各段的发育情况均有所区别,其中砾屑灰岩与冲刷—充填构造在各段均有发育,但下段与中段规模较大,除此之外,中段局部见震裂角砾岩、液化底辟构造,顶部发育臼齿构造,而上段底部以臼齿构造为主,中上部见软沉积物变形构造以及交错层理,结合沉积环境分析,认为事件沉积主要发生于缓斜坡环境以及潮坪、潟湖环境; (3)综合以上研究结果,认为倪园组频发—多类型事件沉积与正常沉积构成的特殊旋回,其动力机制或与周期性的地震—风暴作用有关,即可能为Rodinia古大陆的汇聚—裂解导致的华北地台东缘伸展型区域构造运动与米兰科维奇旋回的叠加而引发的多因素耦合作用的结果。     

徐州地区新元古界下部具臼齿构造碳酸盐岩事件成因探讨

徐州地区新元古界贾园组-赵圩组发育陆棚-缓坡-台地边缘的碳酸盐沉积,记录有广泛的风暴事件,并在其中发现 大量具“臼齿构造”碳酸盐岩。依据野外剖面系统观察与室内综合分析,将臼齿碳酸盐岩划分为原地型：条带状M1（平直 条带状M1-a、分叉条带状M1-b）、蠕虫状M2（短小蠕虫状M2-a及长条蠕虫状M2-b）、丝状M3、悬针状M4;异地型：碎屑 状M5等五种形态类型,主要发育于缓斜坡下部到潮坪环境。以水体深度及水动力条件下的七种代表性风暴序列为背景,将 臼齿碳酸盐岩的形态及分布与瞬时高能事件沉积做关联分析。研究发现,臼齿构造与风暴事件有密切联系,表征晴好天气 下的块状层中以M3为主,风暴期动荡水体序列层段以M1,M2为主,而在表征风暴高潮期序列层段以异地型的M4, M5为 主。风暴的强弱及水深变化控制了风暴序列的分布,进一步控制了臼齿构造的形态与规模。由此推断,臼齿构造形成是在 中-新元古代特殊的古大气古海洋背景下,在风暴周期的不同阶段,经历具有裂缝形成与微亮晶充填的紧密联系的过程。 风暴前期和风暴高潮期,风暴浪对臼齿构造的形成主要体现在造缝阶段,而风暴后期则主要为微亮晶的填充阶段。最终形 成广泛分布的具臼齿构造碳酸盐岩这一地质历史内特殊的事件型碳酸盐岩类型。     

吉林南部通化二道江剖面新元古界万隆组臼齿构造及其沉积特征

吉林南部通化二道江剖面新元古界万隆组广泛发育缓坡碳酸盐岩沉积,其中发育的一种特殊的碳酸盐岩——臼齿碳酸盐岩,近年来引起了中国乃至世界各国地质学家的重视。通过对野外露头的详细观察和描述、室内薄片观察、扫描电镜、能谱分析等测试手段,揭示了二道江剖面万隆组的地层、岩石、臼齿构造(MT)及沉积岩相和沉积环境特征。臼齿构造是特指那些发育在前寒武纪细粒碳酸盐岩中有清晰边界、粒度在0·01mm左右的由等轴或多边形的微亮晶方解石组成的集合体,其形态可分为条带状构造、瘤状构造及棱角碎块状构造。臼齿构造的形成严格受沉积岩相和沉积环境的控制。万隆组由下而上可分为3段第1段下部为发育臼齿构造的纹层状泥晶灰岩、砂屑灰岩及风暴砾屑灰岩,为中—深缓坡沉积环境的产物;上部由浅缓坡相的泥灰岩、钙质页岩、砂屑灰岩与叠层石灰岩组成;第2段为厚层泥晶灰岩和粉屑泥晶灰岩、瘤状灰岩组成的深缓坡相沉积;第3段本剖面未出露。万隆组形成于缓坡沉积环境,其中浅缓坡相可分为4种岩相组合,中缓坡相可分为11种岩相组合,深缓坡相有6种岩相组合。     

华北克拉通南缘中—新元古界沉积充填特征及演化

华北克拉通南缘中—新元古代地层广泛发育、出露较好。以华北克拉通南缘熊耳裂陷槽中—新元古代地层为研究对象,在总结对比前人研究成果的基础上,以4条典型基干剖面实测、3条重点辅助剖面观察与描述,从岩石颜色、岩石组合类型、岩石结构、沉积构造等众多方面,对华北克拉通南缘中—新元古界的沉积相类型、特征、展布规律以及沉积充填序列进行了深入分析。结果表明:1）研究区中—新元古界发育障壁型海岸相、无障壁型海岸相、浅海陆棚相、碳酸盐岩台地相、扇三角洲相及冰川相6种沉积相、10种亚相及15种微相;并详细阐述了各种相、亚相以及微相的沉积特征;2）明确了研究区中—新元古代在不同地质时期发育的主要沉积相类型及特征;3）深入探讨了研究区中—新元古界的沉积充填特征,并将其划分出大陆裂谷早期沉积（熊耳群）、大陆裂谷晚期沉积（小沟背组—云梦山组）、中元古代被动大陆边缘沉积（白草坪组—黄连垛组）和新元古代被动大陆边缘沉积（董家组—东坡组）等4个沉积充填序列。     

中新元古界原生白云岩:以中国典型台地区为例

基于对中国塔里木盆地新元古界上震旦统奇格布拉克组、四川盆地新元古界上震旦统灯影组以及华北盆地中元古界蓟县系雾迷山组野外露头及钻井岩心白云岩的系统观察,发现中国典型台地区中新元古界中厚层至块状白云岩异常发育,其中泥(粉)晶白云岩占岩层总厚度86%～97%,且大多为厚层至块状。这些中厚层至块状泥(粉)晶白云岩,无论是否含藻类与菌类等微生物,次生交代作用基本都不发育。沉积古地理特征分析结果表明:(1)中新元古界的白云岩几乎覆盖整个海盆,广泛沉积于潮上带、潮间带以及潮下的开阔或局限台地环境;(2)白云岩的亚类在平面上受古基底隆凹格局控制,低凹部位以泥晶白云岩为主,高部位以颗粒泥晶白云岩或丘状叠层石泥晶白云岩为主;(3)白云岩台地中发育较深水台盆。地震剖面显示,这些台盆的形成受控于中新元古代的同生深大断裂活动,大断裂可将深部的Mg2+通过热液输入到碳酸盐岩台地中,使得海水中的Mg2+浓度增加。地球化学分析结果与古气候特征指示,不同晶粒结构的白云岩,即泥晶白云岩与少量的粉晶及细晶白云岩,其碳氧同位素比值没有明显分异,整体上与全球中新元古代海水背景值吻合,表明粉晶及粉细晶白云岩与泥晶白云岩同为沉积成因,其结构加粗乃原生泥晶白云石晶粒重结晶自生加大而成,并非次生交代成因,即这些少量发育的粉晶—细晶白云岩与主体的泥晶白云岩为同一成因机制。整合岩石学、沉积环境及地球化学等分析结果,认为中国典型台地区中新元古界的白云岩乃较典型的原生沉积成因。     

洛伊地区三叠系沉积体系特征及演化规律

洛伊地区三叠系沉积体系是近年来研究的重点,利用岩心、录井、测井及野外露头资料,并结合前人研究成果,对其进行分析.通过研究发现:洛伊地区三叠系沉积时期主要发育3种沉积体系类型,分别是曲流河沉积体系、三角洲沉积体系及湖泊沉积体系.中下三叠统主要发育曲流河沉积,上三叠统发育湖泊三角洲沉积,且从上三叠统沉积早期到晚期伴随着湖水面的上涨和湖盆面积的扩大.三叠系的沉积体系演化主要受控与中三叠世末印支运动的影响,印支运动造成扬子板块向华北板块俯冲,使洛伊地区周边隆起成山,并在洛伊地区形成深水湖盆.在对比洛伊地区与鄂尔多斯盆地上三叠统沉积特征及圈闭特征基础上,认为洛伊地区有较大的勘探潜力.洛伊地区沉积特征及演化规律的研究,为该地区未来的勘探提供了较为有利的地质依据.      

西沙地区晚中新世以来碳酸盐岩的沉积演化及储层特征

生物礁滩相碳酸盐岩是南海海域深水区重要的油气储层之一.通过对西科1井(0~576.5 m)岩心的宏观描述及微观分析, 结合古生物、古地磁、高分辨岩心扫描及大量分析测试结果, 对碳酸盐岩-生物礁滩体系展开了精细研究.研究表明: 该井晚中新世以来记录了6次暴露事件、2次淹没事件, 结合古生物、古地磁、Li同位素分析, 可划分为8个三级层序, 其中晚中新世黄流组和第四系乐东组为主要成礁期.通过细致的岩相学研究, 系统刻画了生物礁-碳酸盐岩的岩石类型、成岩作用类型和孔隙类型, 重建了成岩环境.      

碳酸盐岩红土风化壳主要特征及红土成因探讨--以贵州典型剖面为例

本文总结提出了碳酸盐岩风化壳成因证据及其演化特点,对风化壳红土成因进行了讨论.     

深水浊积水道沉积构型模式及沉积演化:以西非M油田为例

浊积水道是深水油田的重要储层类型,其构型模式制约油田的高效开发.依据岩心、露头、测井及地震资料,采用地震地层学、地震沉积学、沉积岩石学的方法对西非M油田中下陆坡区浊积水道进行了半定量-定量化构型模式研究,并分析了其沉积演化规律.结果表明:研究区3~5级构型单元为单一水道、复合水道、水道体系;单一水道弯曲度与坡度呈负相关,水道内部岩石相充填由底部到顶部、轴部到边缘粒度变细,厚度变薄;复合水道内部单一水道在平面上存在侧向和沿古流向两种迁移类型,剖面上存在水平式、斜列式和摆动式3种叠置样式.M油田O73油组主要发育半限制性和非限制性水道体系,平面上近物源端以发育半限制性水道体系为主,远物源端以发育非限制性水道体系为主;垂向演化规律以非限制性水道体系内部最为典型,从底部到顶部,单一水道下切能力逐渐减弱,侧向加积能力逐渐增强,弯曲度逐渐增大,水道砂体规模逐渐变小.综合分析表明,古地形坡度和物源供给是控制M油田浊积水道沉积类型及演化的主要因素.      

微生物碳酸盐岩沉积特征研究——以四川盆地高磨地区灯影组为例

四川盆地震旦系灯影组属于新元古界最后一套地层,也是四川盆地第一套沉积岩盖层。岩性以质纯色浅的白云岩为主,并且经历了多期复杂的成岩作用,因此其沉积环境始终是研究的难点和争议的焦点。本文以盆地周缘的野外剖面、钻井岩心、测井资料及分析化验等资料为基础,以岩石学、沉积学和石油地质学等理论为指导,并结合现代叠层石沉积特征,对灯影组岩石学特征、沉积环境进行了综合分析。研究表明:1灯影组的岩石类型可分为3个亚类和12个微类,其中贫藻段主要由晶粒云岩、凝块状云岩、粒屑云岩等组成,通常发育于一个完整沉积旋回的早—中期;富藻段主要由层纹状云岩、叠层状云岩、泡沫状云岩组成,通常形成于一个沉积旋回中—晚期;2四川盆地灯影组沉积相主要为浅水局限台地相,可细分为藻丘、颗粒滩、台坪、潟湖4个亚相。研究区以藻丘亚相为主,藻丘可进一步细分为丘基、丘核、丘盖3个微相;3优质储层受相控特征明显,台内颗粒滩相和藻丘相储集物性最好,尤其是两者叠合形成的"丘滩复合体"。总之,四川盆地震旦系灯影组的天然气勘探将围绕着微生物岩展开。     

碎屑岩-碳酸盐岩混合地层沉积特征与演化－以神木气田太原组为例

鄂尔多斯盆地东缘的神木气田太原组为特征性的碎屑岩与碳酸盐岩互层含煤岩系.近期天然气勘探证实其具有良好的开发潜力.为指导神木气田太原组开发和盆地太原组储层勘探,根据测井、录井、常规薄片、铸体薄片、物性和粒度资料,结合岩芯描述,研究了神木气田太原组地层组合、沉积特征、沉积环境演化、砂体宽度以及沉积相对储层控制作用.太原组地...     

川南地区二叠系沉积环境及其演化特征——以四川古蔺芭蕉村剖面为例

以四川古蔺芭蕉村二叠系剖面为研究对象,在野外沉积特征详细观测的基础上,利用岩石薄片鉴定、全岩X衍射分析、元素地球化学与碳、氧、锶同位素分析,对其地层、沉积环境与演化特征进行研究,为四川盆地二叠系沉积特征研究与天然气勘探提供基础资料。研究表明,四川古蔺芭蕉村地区从中二叠世的梁山—栖霞组沉积时期开始海侵,栖霞组由下向上水体先变深又变浅,呈缺氧—贫氧环境;茅口组底部又一次海侵,以继承栖霞组沉积环境为特征,在茅口组一段水体最深,向上逐渐变浅,呈缺氧—贫氧特征;龙潭组沉积水体最浅,氧化环境为主,局部呈还原环境;长兴组底部沉积水体最深,整体呈缺氧—贫氧特征,其碳酸盐岩沉积的海平面相对中二叠统应较浅。宏观上,四川盆地中二叠统栖霞组、茅口组由东向西为碳酸盐岩缓坡逐渐向台地演化。茅口组三段发育大型的溶蚀孔洞和后期溶蚀缝洞,推测该区茅口组有可能形成岩溶缝洞型储层。长兴组的底部发育水体较深的台盆次相沉积,环台洼或台盆可能是礁滩发育的有利区。见大量的沥青质充填,考虑到川南地区二叠系发育富有机质的碳酸盐岩与黑色页岩及煤层,认为该区二叠系具备形成古油藏的可能。     

复杂碳酸盐岩成像地质解译:以柴达木盆地砂西地区为例

柴达木盆地为一高原咸化湖盆,渐新世早期沉积了复杂的碳酸盐岩。砂西地区下干柴沟组岩性包括砂屑灰/云岩、藻灰/云岩、泥晶灰/云岩、泥灰岩、灰质砂岩等。常规测井能较好地区分纯碳酸盐岩,但对于混积型的碳酸盐岩识别难度较大。基于岩心刻度成像测井,建立了6种成像测井模式:高阻亮色块状模式、中高阻橙色块状模式、暗色块状模式、黄白相间正弦曲线模式、亮色-明暗相间正弦曲线模式、橙色-明暗相间正弦曲线模式。这6种模式对有效识别下干柴沟组地层岩性有很强的指导作用。     

区域新构造活动的水下事件沉积响应:以死海盆地和柴达木盆地为例

自20世纪70年代以来,位于构造活跃区的盆地沉积序列的岩性、粒度与沉积速率的正向突变,常被用来指示区域新构造活动。然而,这种常规方法已经受到国内外学者强有力的质疑——用来推断构造活动的沉积学证据也可由气候因素引起。因而,需寻找某种独立于气候因素的沉积学证据来可靠地指示新构造活动。震积岩,由地震震动引起的、保存于湖相或海相地层序列中的事件沉积,能可靠的指示区域新构造活动。新兴的交叉研究方向——湖泊/海洋古地震学,通过研究保存于水下沉积序列中的震积岩,可延长强震记录,加深对断裂带活动性的认识。文章以死海盆地（中东地区）和柴达木盆地（青藏高原东北缘）为例,从水下事件沉积响应的视角,借助超长尺度的震积岩序列,理解千年-构造尺度上的区域新构造活动特性。基于死海湖心457 m长的ICDP 5017-1岩芯保存的震积岩序列,我们建立了一条由151个M_W≥7地震事件组成的,全球最长的（220 ka）连续大地震记录,该记录揭示了缓慢滑动的死海断裂带上的大地震具有聚类式的复发特征,以及不同断层分支相互作用、聚类活动的模式;基于青藏高原东北缘柴达木盆地西部的碱山背斜顶部SG-1b岩芯上...     

碳酸盐岩红土风化剖面的淋滤试验研究—— 以贵州遵义和平坝剖面为例

采用人工配制的饱和碳酸水溶液对贵州省安顺、遵义两个典型红土风化剖面的样品柱,在常温、常压下进行长约100小时的淋滤试验。对溶液中10种元素进行检测表明:石灰岩及其溶滤层比白云岩及其溶滤层Ca、Mg的溶出量大2～5倍;成土物质Al、Si、Fe、Mn等元素有微量的溶出,且红土化程度较低的石灰岩风化剖面较红土化程度较高的白云岩剖面的溶出量大几倍,遵义剖面在碳酸水的淋滤下发生较明显的脱Si作用。试验前后淋滤液的酸度值发生显著变化,pH值由4.12～4.17变为6.86～8.09。      

泥炭沉积中植硅体对环境指示的意义--以吉林敦化泥炭剖面为例

泥炭地作为环境变化的敏感带,成为当前环境气候研究的热点之一.植硅体的抗腐蚀、耐高温、个体小、产量高的特点为第四纪环境变迁的研究提供了有效途径.相比孢粉分析而言,植硅体在提高分辨率和恢复局部区域环境方面体现了其优越性.对泥炭沉积中的植硅体进行了分析,初步证实植硅体对重建泥炭地古环境变迁模式起着重要的作用,对提高古气候变化的分辨率有很大的帮助.     

以地质事件性质讨论华北克拉通古元古界典型地层时代——以五台地区滹沱群为例

从滹沱群底部四集庄组不同的分布区选择了1件正长花岗斑岩、1件似斑状二长花岗岩砾石及1件侵入于蒋村四集庄组的正长花岗斑岩,进行了锆石U-Pb-Hf同位素分析。获得正长花岗斑岩和似斑状二长花岗岩砾石的锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb加权平均年龄分别为2 507±14 Ma和2 519±35 Ma,推断花岗岩砾石的物源可能为五台新太古代晚期峨口花岗岩和兰芝山花岗岩;侵入于四集庄组的正长花岗斑岩锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄为2 157±15 Ma。结合四集庄组、五台地区高凡群火山岩年龄结果和华北克拉通2.2~2.0 Ga地质事件的性质,认为滹沱群底界可能为2.2~2.18 Ga,顶界时代约为2.0 Ga,其沉积对应一期强烈的陆内裂谷伸展过程。新太古代花岗岩砾石和古元古代花岗岩锆石Hf同位素结果指示,五台地区新太古代早期出现明显的地壳生长,新太古代晚期也存在地壳增长。     

纹层状细粒碳酸盐岩成因:以贵州习水吼滩剖面下奥陶统为例

纹层是组成层理的基本单位,既可以是低能深水沉积环境的产物,也可能形成于高能环境中。在受风暴影响的区域,微小的泥质颗粒能够在流动过程中发生絮凝形成絮粒并沉积下来形成纹层。贵州习水吼滩剖面下奥陶统桐梓组碳酸盐岩纹层发育,纹层中风暴沉积构造丰富,包括风暴侵蚀面和渠模等。基于细致的野外观察和室内沉积学研究,将在风暴作用影响下形成的纹层划分为5个类型:平行厚纹层、单向交错薄纹层、平行薄纹层、波状厚纹层和水平厚纹层。采用EDS元素面扫描方法,发现亮、暗纹层中都含有铝、硅和镁元素且分布都比较均匀,而暗纹层所含黏土矿物稍多,所以暗纹层中3种元素的含量比亮纹层的稍高。利用开尔文—赫姆霍兹不稳定性解释了亮、暗纹层的形成机制,即絮粒与未发生絮凝的微小颗粒在开尔文—赫姆霍兹不稳定性作用下交替沉积,其中以絮粒为主的纹层更容易发生重结晶形成亮纹层。根据各纹层不同的垂向结合序列划分出3种风暴序列,且从Ⅰ型到Ⅲ型风暴作用逐渐减弱。