古环境、古气候分析对P-T之交灭绝事件的启示——以豫西济源孙家沟组为例

二叠纪—三叠纪之交,海洋和陆地均经历了地球历史上最严重的生物危机,大灭绝事件前后沉积环境的恢复及古气候的重建是生物大灭绝事件研究的基础。济源盆地位于华北板块南缘,二叠纪—三叠纪陆相地层发育完整且接触清晰,是研究华北板块二叠纪—三叠纪之交古气候和沉积环境演化的良好区域。以豫西济源大峪镇剖面孙家沟组为研究对象,综合运用岩石学、沉积学、古生物学和地球化学方法对研究区进行了系统研究。结果表明：济源孙家沟组从下部曲流河环境逐渐过渡为滨湖环境。孙家沟组下、中段地化数据表明当时的年降水量较低,古温度与化学风化强度较高,反映了干旱—半干旱为主的气候特征,可能为全球性巨型季风影响的结果,并由此导致了“济源动物群”的消失和微生物成因沉积构造（MISS）的发育。中段沉积期末期气候向湿润转变,到上段顶部干旱气候再次占据主导地位并持续至早三叠世。整体上,孙家沟组沉积期呈湿润—干旱—半湿润—干旱的气候变化,干旱炎热的气候可能是研究区陆地生态环境遭到破坏的重要原因,环境的退化加剧了陆相生物灭绝;根据岩性特征、古气候、古环境、MISS等,综合推测P-T之交灭绝事件发生在孙家沟组沉积期早期。     

豫西宜阳地区上二叠统孙家沟组古气候特征分析

二叠纪-三叠纪之交发生了地史上最大规模的生物灭绝事件,该事件可能与当时气候环境的强烈变化有关。前人对该时期较连续的海相地层揭示的古气候研究较为成熟,而对同时期陆相地层的研究缺乏系统性,研究资料需要进一步完善。本文选取豫西宜阳地区上二叠统孙家沟组为研究对象,运用沉积学、矿物学与元素地球化学等方法对该时期的古气候进行恢复,并与同时期陆相地层对比,进而讨论气候变化对该时期生物灭绝的影响。结果表明:(1)宜阳地区孙家沟组经历了滨湖-浅湖-滨湖等亚相的演化过程,其地层中岩相变化、古生物化石缺失、大量的钙质结核及其它沉积构造的出现揭示了孙家沟组的上段气候明显比下段炎热干旱。(2)元素地球化学指标以及粘土矿物组合的垂向变化等指示了该时期的气候经历了温湿向炎热半干旱-干旱转变。(3)宜阳地区孙家沟组的气候指标所得出的结论与其他地区同时期陆相地层古气候的变化基本一致,反映了研究区与同时期全球古气候的变化存在一致性。二叠纪末期温度的骤升、气候极度干旱化以及陆表生态系统遭受毁灭性破坏等因素,可能是导致或加速陆地生物灭绝的主要原因之一。本次研究对该时期气候变化与生物灭绝之间的关系具有一定的指导意义,为探讨全球...     

豫西宜阳上二叠统孙家沟组孢粉组合及其地质意义

豫西宜阳上二叠统孙家沟组为一套陆相碎屑岩,在该组中部土门段砂泥互层中发现大量的植物化石碎片和孢粉化石.文中依据孙家沟组沉积特征及孢粉组合区域对比,厘定了土门段的地质时代,并依据孢粉化石的亲缘植物关系和信息函数,结合微量元素Sr/Cu值指标,定性和半定量分析了宜阳地区的古气候特征.结果显示:土门段共发现52属孢粉化石,以...     

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。     

豫西宜阳上二叠统孙家沟组孢粉组合及其地质意义*

豫西宜阳上二叠统孙家沟组为一套陆相碎屑岩,在该组中部土门段砂泥互层中发现大量的植物化石碎片和孢粉化石。文中依据孙家沟组沉积特征及孢粉组合区域对比,厘定了土门段的地质时代,并依据孢粉化石的亲缘植物关系和信息函数,结合微量元素Sr/Cu值指标,定性和半定量分析了宜阳地区的古气候特征。结果显示: 土门段共发现52属孢粉化石,以裸子植物花粉占优势,与华北地区晚二叠世孢粉组合特征有很大的相似性,推测其地质时代相当于晚二叠世长兴期。孢粉化石属种的植物亲缘关系与欧美镁灰岩统植物成分类似,表明整体上为较炎热的半干旱古气候。该成果可为华北地区晚二叠世晚期的陆相沉积环境、古植物背景以及古气候演化研究提供参考依据。     

豫西义马组下含煤段植物群古生态及古气候研究

本文从植物群总体特点入手，结合沉积环境分析和化石埋藏特征对义马组下含煤段植物的古生态进行了研究．根据植物群的生活习性和生境不同，将本区下含煤段植物群划分出二个植物群落──湿地植物群落和低地植物群落，并通过对植物群的组成成分、叶相进行分析和复合分异度、均衡度计算，认为本区植物群当时是一种生活于暧温带──潮湿气候条件下的植物群．     

大兴安岭南部二叠纪-三叠纪之交孢粉化石及古气候环境分析

大兴安岭南部巴林右旗幸福之路苏木查干布拉格村老龙头组（原幸福之路组模式）剖面首次发现孢粉化石18属21种,以Cyclogranisporites sp.,Alisporites parvus De Jersey,Alisporites circulicorpus Clarke,Sulcatisporites rhombicus Qu,Lueckisporites virkkiae R.Potonie et Klaus,Piceites sp.为主。通过典型属种对比,结合已发现的动植物化石、孢粉组合及同位素测年结果分析,确定幸福之路地区老龙头组的时代为晚二叠世-早三叠世,即二叠系-三叠系界限存在于这套陆相连续沉积内部。孢粉化石的亲缘母体以发育种子蕨纲和松柏纲的针叶植物为主,指示当时研究区处于暖温带的干旱-半干旱的古气候环境。     

西藏伦坡拉盆地渐新世——中新世之交黏土矿物特征及其古气候意义

为揭示伦坡拉盆地渐新世—中新世之交黏土矿物蕴含的古气候信息,探讨其与青藏高原隆升及全球气候响应过程的关系,利用X射线衍射和荧光光谱分析对蒋日阿错剖面的黏土矿物特征进行了深入研究。结果表明:区内泥质岩中黏土矿物以伊/蒙混层矿物为主,伊利石次之,仅含有少量绿泥石和蒙脱石。黏土矿物的垂向组合特征显示伊利石和绿泥石含量在剖面下部低、上部高,伊/蒙混层含量与之相反,伊/蒙混层和伊利石在剖面中部呈明显波动变化,蒙脱石只出现在剖面中下部,可能为区域火山喷发产物在碱性环境中蚀变而成。伊利石结晶度变化于0.24°~0.48°,平均值为0.41°,表明样品未发生明显成岩蚀变,主微量元素比值指示研究区物源位置未发生较大改变,因此研究剖面黏土矿物特征可以有效反映伦坡拉盆地古气候演化过程。根据自生黏土矿物的习性指出伦坡拉盆地在渐新世—中新世之交出现了一次明显的降温事件,并且这次降温在青藏高原内部及周缘地区普遍存在,但造成这次降温事件的根本原因仍值得进一步探讨。     

武汉东西湖区第四系钻孔的沉积环境及古气候变化

以武汉市东西湖区第四系沉积物ZK25钻孔为例,通过AMS14C年代测定及其粒度与正构烷烃等环境代用指标分析,初步揭示了该孔第四纪沉积环境及晚更新世以来的古气候变化特征.结果显示,该区早更新世为河流沉积,至晚更新世出现河湖相交替沉积,较为干旱;进入全新世由于降雨增多而沉积了较厚的冲积层,随后变得冷干;全新世中期则变成稳定...     

基于微量元素比值分析方法研究川东南地区小河坝组沉积环境和古气候环境

川东南地区下志留统小河坝组砂岩具有较好的生储盖组合条件,油气地质条件优越,但对其沉积环境为陆相还是海相沉积三角洲的厘定尚不明确。本文针对川东南地区小河坝组亟需解决的沉积环境问题,系统采集了该地区9条典型剖面的74个样品,通过微量元素比值分析方法分析其元素组成,并结合沉积构造特征分析其沉积环境及古气候环境。利用X射线荧光光谱法测试了能判别海陆相沉积环境的Sr、Ba、Mn、Cu等微量元素。结果显示,Sr/Ba平均值为0.2790,最大值为2.31,Mn/Fe值为0.0093~0.0778,Sr/Ca值为0.0005~0.0414,表现为三角洲淡水沉积特征;Sr/Ba平均值小于1,Sr/Cu平均值为4.8758,8.1%样品的Sr/Cu值大于10,总体上反映了小河坝组沉积环境为温润潮湿的古气候环境。     

豫西鲁山地区寒武系辛集组沉积环境及其控制因素

华北板块南缘寒武纪早期沉积盆地和岩相古地理演化一直是地学界研究重点之一。以豫西鲁山石门沟地区寒武系辛集组为研究对象,运用传统沉积学野外剖面观测及室内镜下薄片观察和粒度分析方法,对辛集组沉积环境及其控制因素进行研究,得到以下主要认识:豫西鲁山石门沟地区寒武系辛集组为一套典型的海相陆源碎屑岩沉积,其岩性自下而上由砾岩-砂岩-泥岩过渡,沉积环境向上构成由浅海重力流-滨岸潮坪-潟湖和冲溢扇的垂向演化过程,普遍受风暴事件的影响;辛集组砂岩概率累积曲线主要表现为"高斜一段、二段式"和"高斜多跳一悬式",C-M图投点显示出兼具牵引流与重力流的水动力机制,均符合风暴沉积特征;辛集组沉积环境与早寒武世华北板块南缘活动大陆边缘、坳-隆相间的古地理古构造格局,处于风暴活动频繁的低纬度地区,以及全球海平面上升变化、气温由温和到相对较高的古纬度和古气候等因素密不可分。辛集组沉积环境及其控制因素研究,对了解华北板块南缘寒武纪早期沉积盆地及岩相古地理演化具有重要的借鉴意义。     

Ichnofabrics and their Sedimentary Environment of the Lower Permian Taiyuan Formation, Western Henan

豫西下二叠统太原组中发育丰富的遗迹化石,常见有Zoophycos,Taenidium,Thalassinoides,Teichichnus,Gordia,Nereites,Chondrites和Planolites等,部分灰岩层中还发育生物扰动构造.根据遗迹化石的形态、组成、产状、分布特征以及丰度、分异度、生物扰动程度的不同,在研究区太原组碳酸盐岩中共识别出5种遗迹组构,包括类型A——Gordia-Planolites遗迹组构、类型B—— Rhizocoralliurn- Thalassinoides遗迹组构、类型C—— Zoophycos- Taenidium遗迹组构、类型D——Zoophycos- Speckle burrow强生物扰动遗迹组构、类型E——Chondrites- Nereites遗迹组构.其中类型C根据Zoophycos在剖面上所展现的各种特征,又可细分为3种类型,即类型C-1,C-2和C-3.通过分析宿主岩的沉积特征,表明太原组碳酸盐岩中的遗迹组构主要分布于潟湖潮坪和台内浅滩(类型A)、正常天气浪基面之上的浅海上部或局限台地(类型B,类型C-1和类型C-2)、正常天气浪基面之下的开阔台地(类型C-3,类型D)和风暴浪基面之下的浅海下部或水动力条件类似的较闭塞的沉积环境中(类型E).     

鄂西建始-长阳地区上二叠统大隆组储层特征及沉积环境

前人对鄂西地区大隆组页岩气资源潜力调查评价较少.本文通过研究区地层剖面测量及钻探等方法,对大隆组储层特征及沉积环境进行了分析.结果表明,大隆组纵向上可分为三段,横向上有由西向东厚度减薄的趋势.大隆组有机质类型主要为腐泥型,热演化处于过成熟阶段,TOC值含量较高且非均质性分布特征明显.大隆组矿物成分以长英质矿物为主,属于低孔-特低孔特低渗储层.微量元素分析显示大隆组下段处于厌氧环境,上段处于富氧环境.TOC变化曲线与V/(V+Ni)和Ni/Co所指示的氧化还原条件具明显相关性,厌氧环境TOC含量高.综合研究表明,西部建始一带为页岩气成藏有利区,大隆组下段为有利的勘探层位.     

豫西郁山铝土矿床沉积环境分析

豫西郁山铝土矿床是河南省新发现的一大型隐伏铝土矿,属华北地台G层铝土矿。以系统的中—深部钻探工作为基础,根据含铝岩系的岩性组合、沉积构造和地球化学特征,将郁山矿区内上石炭统一段分为2个相和4个微相。提出郁山铝土矿床含铝岩系形成于滨海泻湖潮坪环境,铝土矿主要赋存于豆鲕状(含砂砾屑)铝土矿微相中,为局限潮下带上部环境;认为郁山矿床含铝岩系经历了3期规模不断增大的突发海侵到缓慢海退的沉积环境演化旋回,并形成矿床的3个铝土矿层,最后一次大规模海侵—海退事件形成了区内最连续的铝土矿层(体)。通过研究,进一步完善了华北地台本溪组铝土矿成矿理论。     

河南商城—固始地区石炭系沉积环境及其构造意义

根据沉积相分析,同时综合分析区域地质资料,笔者提出河南商城－固始地区石炭系及安徽金寨地区梅山群为典型前陆磨拉石含煤建造,其沉积相主要为滨海、潮坪、泻湖、局限台地及砾质辫状河－冲积扇相,代表了统一的石炭纪一二叠纪合肥弧后前陆盆地的南部边缘相,说明大别地块（北大别弧）于早古生代晚期－晚古生代早期即与华北板块碰扪结成一体。     

川北广元须家河组一段沉积相与沉积环境演化分析

四川盆地北部三叠系—侏罗纪发育,出露良好,是三叠纪—侏罗纪转换时期古气候与古环境变化的良好物质记录.其中,晚三叠世诺利期是四川盆地海陆转换的重要过渡期,尤其是对陆地生态系统的影响更加显著.以川北广元剖面为研究对象,对晚三叠世诺利期末须家河组须一段进行沉积相及沉积环境演化的分析,结果表明:研究剖面发育潟湖沼泽—三角洲平原...     

豫西北奥陶系马家沟组遗迹化石及其沉积环境

在豫西北奥陶系马家沟组碳酸盐岩中共识别出三大生态类型的遗迹化石10属17种:①居住迹(Domichnia):Psilonichnus upsilon、Thalassinoides callianassa、Thalassinoides horizontalis、Rhizocorallium jenense;②进食迹(Foidichnia):Chondrites type-1、Chondrites type-2、Chondrites intricatus、Palaeophycus tubularis、Palaeophycus heberti、Planolites montanus、Planolites annularius、Phycodes palmatus;③觅食迹(Pascichnia):Helminthopsis ichnosp.、Helminthopsis abeli、Helminthopsis hieroglyphica、Gordia molassica、Scolicia ichnosp.按其古生态和沉积学特征,可划分出三个遗迹组合:①Psilonichnus-Thalassinoides 遗迹组合,代表局限碳酸盐岩台地内的潮坪环境;②Helminthopsis-Gordia遗迹组合,反映局限碳酸盐岩台地的潟湖或开阔碳酸盐岩台地内的滩间海和台内洼地等低能、静水的沉积环境;③Chondrites-Scolica遗迹组合,指示开阔碳酸盐岩台地内洼地中氧化还原界面附近的沉积环境。综合岩石类型、岩石序列组合、沉积构造、生物化石、遗迹化石或遗迹化石组合,建立了研究区奥陶系马家沟组的沉积模式和垂向沉积演化序列。     

豫西济源中三叠世油房庄组曲流河岩相类型及沉积相分析

豫西济源中三叠世油房庄组下部发育曲流河沉积,以细砂、粉砂和粉砂质泥岩为主,局部含泥砾和粗砂岩。根据Miall的岩相分类法,油房庄组发育有17种岩相,主要有Sts、Sps、Sws、Fh、Fr、Fc、Ch和Cr等,可归纳为代表曲流河不同发展阶段的7种岩相组合类型。根据岩相类型和沉积构造特征,曲流河沉积识别出3个沉积亚相和8个沉积微相,其中河道亚相包括河道滞留沉积微相和边滩沉积微相;堤岸亚相包括天然堤沉积微相和决口扇沉积微相;洪泛平原亚相由近端洪泛平原沉积微相、远端洪泛平原沉积微相、永久性河漫湖泊微相和暂时性河漫湖泊微相组成。研究区河流曲率P为0.64,属于低弯度曲流河沉积。     

滇黔北五峰组—龙马溪组页岩沉积环境和古气候地球化学特征

为研究奥陶大灭绝与该时期古环境和古地理的联系,对滇黔北地区五峰组—龙马溪组样品进行了有机碳（TOC）、主量元素、微量元素和碳同位素地球化学分析。结果表明,滇黔北地区五峰组—龙马溪组Ba/Al和Ni/Al值的变化在五峰组沉积时期相对稳定,从五峰组沉积时期开始逐渐增加,直到观音桥组沉积时期达到顶峰随之下降,在龙马溪组沉积时期又开始上升,随后逐渐减小并稳定下来,特别在赫南特阶观音桥组时期,生产力出现了跳跃性的波动,即表明奥陶纪末期古海水性质存在重大转变。V/Cr和U/Th比值总体显示出五峰组沉积时期表现为缺氧环境,观音桥组沉积时期表现为厌氧环境,龙马溪组表现为缺氧环境,U-Mo协变模式表明滇黔北地区五峰组沉积时期为强滞留海盆,龙马溪组属于半滞留海盆。化学风化值指数（CIA）表明滇黔北地区温度在五峰组早期就开始缓慢下降,观音桥时期区域温度降至冰期,龙马溪组早期又渐渐恢复,但从龙马溪组到观音桥组至五峰组时期气候处于极不稳定的状态。奥陶纪末期生命大灭绝是在极地冰川发育的背景下,洋流模式、强度及海水的理化性质的改变导致两者受海陆分布格局控制。     

Characteristic and Geological Significance of Microbially Induced Sedimentary Structures(MISS) in Terrestrial P-T Boundary in Xingyang,Western He’nan Province

Microbially Induced Sedimentary Structures (MISS) are primary sedimentary structures that arise syndepositionally from microbial community activity. Especially valuable are MISS for the analysis of early Archean (and extraterrestrial) deposits. However, most reports of MISS have focused on the Precambrian and Phanerozoic mass extinction marine sediments, and only a few and terrestrial MISS have been studied. The MISS presented in this paper, which mainly consists of mat growth feature, mat destruction feature and mat decay feature, are well preserved in terrestrial clastic rocks around the P-T boundary in Xiyang area, western Henan. Large U ridges, oriented sand quartz, mica grains and thin clayey laminae arranged parallel to bedding plane are the main features visible under the microscope. Several lines of evidence indicate that the Xingyang MISS are of biogenic origin. Abundant MISS in Xingyang may indicate the degradation of terrestrial ecosystems and proliferation of microbial mats immediately after the severe Permian-Triassic mass extinction. Study aiming at MISS helps to analyze their space distribution in the globe and to probe into links between microbial proliferation and environmental stresses following the end-Permian mass extinction in terrestrial ecosystems.