峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组碳同位素特征研究进展与国内外对比

本文重点通过研究峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组碳同位素的变化规律,来探讨其全球地层对比意义.峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组经历了三次比较显著的碳同位素负漂移(EN1~EN3)和两次正漂移(EP1、EP2).第一次碳同位素负漂移(ENI)发生在南沱冰期之后陡山沱组底部"盖帽碳酸盐岩"层位及其上部的白云岩,与世界其他地区Marinoan冰期之后"盖帽碳酸盐岩"的碳同位素负漂移可进行对比;第二次碳同位素负漂移(EN2)发生在陡山沱组中部;第三次负漂移(EN3)发生在陡山沱组顶部,是该地质历史时期持续时间最长的一期碳同位素负漂移,同澳大利亚、阿曼、纳米比亚、加里福尼亚、西伯利亚、苏格兰等地碳同位素异常均可进行对比.两次正漂移(EP1、EP2)分别位于第二段中部和第三段的下部,分别与陡山沱组所含的两个疑源类组合具有很好的对应关系;而EN3则与陡山沱组上部所含的宏体化石组合(庙河生物群)相对应;表明碳同位素的变化与生物演化具有一定的对应关系.研究表明,利用碳同位素变化特征进行埃迪卡拉纪地层洲际对比是行之有效的手段之一.     

湖北宜昌樟村坪陡山沱组沉积的氧化还原环境及其成磷意义——来自微量元素的约束

通过分析湖北宜昌樟村坪万家沟剖面埃迪卡拉系陡山沱组二段岩石样品的主量、微量元素,对该区域埃迪卡拉纪海洋的氧化还原状态进行了制约。氧化还原敏感元素的富集系数以及U/Th比值存在着明显的演化趋势,这些趋势显示陡山沱组二段沉积时期海水至少经历了3次含氧量明显减少的过程,并与磷含量显著增加相对应,分别沉积磷质条带、磷块岩和硅质结核白云岩。樟村坪地区下磷矿层沉积于水体由氧化快速转变为缺氧的环境之中。本文研究表明水体的氧化还原状态是影响埃迪卡拉纪成磷的关键因素之一。     

湖北峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组微体化石的新材料

通过对牛坪剖面和新测的晓峰河剖面燧石结核和条带的切片研究,进一步证实峡东地区陡山沱组下部和上部分别含有不同的微体化石组合。下组合以大型具刺疑源类Tianzhushania为主,包括疑源类Appendisphaera magnifica、Leiosphaeridia tenuissima、Meghystrichosphaeridium chadianensis、Tanarium sp.、Tianzhushania fissura、T.spinosa、T.sp.、Unnamed A;丝状蓝藻Oscillatoriopsis longa、Polytrichoides induviatus、Salome hubeiensis、Siphonophycus kestron、S.robustum;多细胞藻类Sarcinophycus palilloformis、Unnamed multicelluar alga A。上组合以出现大量个体介于50～140μm的呈聚集保存的球状膜壳为特征,包括疑源类Leiosphaeridia tenuissima、Knollisphaeridium maximum、K.sp.、Meghystrichosphaeridium perfectum及Unnamed B、C。本文的两个微体化石组合与Yin等(2011)和Liu等(2013)的组合特征基本一致。     

湖北宜昌樟村坪埃迪卡拉系陡山沱组硅磷质结核中的微体化石

本文报道的微体化石产于湖北宜昌樟村坪万家沟剖面埃迪卡拉纪陡山沱组第10层的硅磷质结核中,化石组合包括疑源类Appendisphaera grandis、Ericiasphaera spjeldnaesii、Knollisphaeridium maxi mum、Leiosphaeridia tenuissi ma、Meghystrichosphaeridium perfectum、Tianzhushania polysiphonia、T.spinosa、T.ornata;丝状蓝藻Oscillatoriopsis obtusa、Polytrichoides induviatus、P.lineatus、Salome hubeiensis、Siphonophycustypicum;多细胞藻类Sarcinophycus palilloformis、Wengania minuta。该微体化石组合面貌与黄陵背斜东、南翼陡山沱组二段硅质结核中以大型具刺疑源类Tianzhushania为特征的组合相同,与贵州瓮安地区陡山沱组上磷块岩下部保存的微体化石组合面貌基本一致。     

湖北宜昌樟村坪埃迪卡拉系陡山沱组C同位素变化及成因

以宜昌樟村坪地区万家沟和白鹭垭2个陡山沱组剖面为研究对象,开展了黄陵背斜北缘浅水沉积区埃迪卡拉系陡山沱组C稳定同位素研究。建立了黄陵背斜北缘陡山沱组C稳定同位素曲线,并识别出4次负漂移(ZN1~ZN4),3次正漂移事件(ZP1~ZP3)。其中3次负漂移可以全球对比,1次负漂移(ZN3)在峡东地区可以显著识别。确认了ZN4与DOUNCE事件的对应关系,且该区缺失峡东典型剖面陡山沱组四段。认为ZN1是全球性甲烷渗漏事件的反映;ZN2是区域性海平面下降的反映,与全球WANCE事件有很好的对应关系,而对应年代值要远比Gaskeris冰期时间早;ZN3应当是区域性洋流上升带来贫13C沉积物引起的;ZN4则可以非常好地用埃迪卡拉纪海洋有机碳库氧化来解释。     

扬子板块埃迪卡拉系(震旦系)陡山沱组层序地层划分与对比

在对扬子板块埃迪卡拉系陡山沱组不同相区的25条代表性剖面野外研究基础上,通过沉积岩石学和岩相序列特征的系统分析,认为陡山沱组沉积时期曾发生3次二级海平面升降事件。依据3个海平面升降转换面,可识别出3个层序底界面:(1)陡山沱组底部与下伏南华系南沱组及其同期层位的冰碛杂砾岩之间的界面;(2)在浅水沉积区陡山沱组中部和上部分别出现喀斯特侵蚀面;(3)在深水沉积区相应层序界面为岩相结构转换面。依据火山灰锆石U-Pb同位素年龄,可将陡山沱组层序地层划分为2个半二级层序或超层序(SS1,SS2和SS3-TST),其中SS1时限为35Ma(635~600Ma),SS2时限为35Ma(600~565Ma),SS3-TST时限为14Ma(565~551Ma)。陡山沱组底部广泛发育的盖帽白云岩底和3个层序内的最大海泛面可以作为4个相对等时面,结合事件沉积标志层,可建立扬子板块陡山沱组从浅水沉积区至深水沉积区等时性二级层序地层划分对比格架。研究结果表明,三峡地区陡山沱组四段式划分方案不适用于整个扬子板块内陡山沱组的区域地层划分和对比。因而,建议扬子板块陡山沱组应该以二级层序地层为基础,结合化学地层和生物地层进行综合划分和对比。陡山沱组新的地层划分对比格架为研究陡山沱组古地理演变和编制该时期高精度的岩相古地理图奠定了基础。     

鄂西宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组页岩沉积环境及其页岩气地质意义

基于鄂西宜昌黄陵隆起周缘不同古地理部位埃迪卡拉系陡山沱组剖面的野外调查,岩石矿物和碳同位素样品的成分分析,页岩地球化学分析和物性实验结果,系统研究宜昌地区埃迪卡拉系陡山沱组二段页岩地层格架与分布、形成环境、地球化学和页岩气储集层特征.结果表明峡东宜昌地区在埃迪卡拉系陡山沱组二段下部页岩沉积于氧化环境,而中上部黑色页岩沉积形成于还原环境,碳酸盐是甲烷泄漏的结果.陡山沱组二段暗色泥页岩地层厚度超过50 m,有机碳含量(TOC)普遍大于1%,局部地区超过2%,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ 1型为主,成熟度(Ro)变化于1.58% ~ 2.38%之间,平均1.98%;矿物成分主要为碎屑矿物.与美国和中国页岩气主产区的页岩指标相比较,宜昌地区陡山沱组二段泥页岩具有形成页岩气良好地质条件.     

雪峰山西侧地区陡山沱组层序地层划分及沉积体系展布北大核心CSCD

埃迪卡拉系陡山沱组发育的厚层炭质页岩为寻找页岩气的有利层位。根据岩芯观察、野外剖面实测和室内镜下岩石薄片鉴定分析,并结合各种沉积相标志研究,确定研究区陡山沱组主要发育浅水型碳酸盐岩台地沉积,进一步划分为碳酸盐岩台地相、斜坡相及若干亚相。以Vail的层序地层学理论为指导,通过以岩性—岩相转换界面为主的层序界面识别,确定陡山沱组发育3个Ⅲ级层序,每个层序可划分出TST和HST两个沉积体系域。在沉积相和层序地层学分析的基础上,编制了岩相古地理图并对其演化特征进行了分析。不同沉积背景下的烃源岩其有机质特征存在明显的差异性,说明岩相古地理对烃源岩的发育和分布具有重要的控制作用。结合各相带烃源岩物性特征,认为台内盆地相为陡山陀组最有利页岩气勘探地区。     

峡东埃迪卡拉系陡山沱组稳定碳同位素记录及其年代地层意义

基于峡东秭归青林口、泗溪和宜昌晓峰河埃迪卡拉系下部陡山沱组剖面岩石、层序和精细的碳同位素地层研究,在埃迪卡拉系下部陡山沱组底部、下部、中部、上部和顶部分别识别出5次以灰岩出现或黑色页岩增厚为标志的海侵事件,划分出5个可以进行区域对比的三级层序,自下而上分别命名为BDSS,LDSS,MDSS,UDSS和TDSS。以层序界面为对比标志,峡东埃迪卡拉纪不同古地理部位碳同位素组成变化的对比显示峡东埃迪卡拉系陡山沱组中内部发育5次可以进行区域乃至全球对比的碳同位素负异常,分别是分布在BDSS下部的SN1,LDSS上部的SN2,MDSS上部和顶部的SN3和SN4,以及分布在UDSS上部的SN5。其中SN1和SN4碳同位素负偏离最为明显,最小δ13C分别达到-4‰~-5‰和-9‰~-10‰,分别与Marinoan冰期上覆盖帽白云岩以及Gaskier冰碛沉积上、下地层中的碳同位素组成特点接近。SN4是埃迪卡拉系最晚冰期的产物。与SN1是埃迪卡拉系底界划分对比的标志相对比,SN4的出现应该是埃迪卡拉系内部再划分中另一个不可忽视的界线标志。     

湖北宜昌白果园陡山沱组层序地层及磷块岩成因研究

新元古代陡山沱期是扬子地台重要的成磷期,鄂西白果园磷块岩就形成于当时海侵不断扩大的过程中。白果园陡山沱组位于黄陵背斜西北部,磷矿赋存于陡山沱组下部。对白果园剖面进行层序地层学研究,将南沱冰期后沉积的陡山沱组和灯影组划为一个二级层序。含有磷块岩的陡山沱组,代表了南沱冰期后强烈的海侵活动的特点,将其划分为六个三级层序,磷块岩形成于第一个三级层序内。在层序1的海侵体系域上部与高位体系域下部所反映的潮下带,砂屑磷块岩品位很高。冰期时的物理风化和陡山沱期化学风化作用将地表含磷物输入海洋,海侵引发的上升洋流携带富磷海水涌入浅水区,为磷块岩在层序1内的形成提供了物源与动力条件。初次海侵对磷矿形成十分有利,高品位的含磷层对应于最大海侵阶段。采用地球化学方法对含磷岩系进一步研究后表明,生物有机质对白果园磷块岩的形成有重要作用。大冰期过后陡山沱期新的古海洋生态系统开始构建,使生物生产率迅速恢复,为生物有机质的成矿作用提供了机遇。其有机碳含量介于盆地型磷块岩与台地型磷块岩之间,显示了泥页岩—碳酸盐岩型含磷岩系Corg含量的“过渡性”特点。由于其含磷岩系形成的环境为半局限性滞留洼地,白果园磷块岩是弱还原—弱氧化环境的沉积产物。与邻区贵州瓮安的台地型磷块岩进行对比,台地型磷块岩由于更为氧化的环境而具有低Corg和高P2O5特点。通过与早寒武世云南昆阳磷矿的对比,发现能量较高并具有丰富藻类的潮下带为磷块岩形成的优势区带,但白果园不具备昆阳磷矿的藻滩成磷环境。所以,白果园磷块岩的形成是海侵作用和生物有机质的参与等因素共同作用的结果。     

湖北宜昌白果园陡山沱组磷块岩地球化学特征研究

湖北宜昌地区白果园含磷岩系位于黄陵背斜西北部,属于宜昌磷矿的一部分;磷块岩形成于震旦纪陡山沱期大海侵时期,其富磷层位于陡山沱组樟村坪段。对白果园剖面进行地球化学方面研究,得出以下认识：（1）白果园磷块岩富集层主要为以P3O5与CaO构成的磷酸盐矿物、以CaO、CO2为特征的碳酸盐矿物和A12O3与SiO,构成的粘土矿物...     

宜昌地区埃迪卡拉纪陡山沱组硒的富集与地质意义

新元古代一早寒武世过渡时期发生了地质历史上第2次大氧化事件,沉积岩中的氧化还原敏感元素在这一时期出现不同程度的富集。分散元素硒是典型的氧化还原敏感元素,沉积岩中硒的富集可以指示海洋氧化环境的变化。为了讨论这一时期硒的富集与海洋氧化还原状态的关系,本文对宜昌地区陡山沱组第4段黑色页岩中的Se及其他氧化还原敏感元素进行了系统地分析。结果发现,Se含量范围1.0×10~(-6)~58.0×10~(-6),平均含量14.49×10~(-6),远高于Se的地壳丰度(0.05×10~(-6))。Se元素的富集同Co、Ag和V等都有不同程度的相关性。利用Mo-U关系指示了这一时期为缺氧环境。宜昌地区埃迪卡拉纪陡山沱组硒的富集作用与硫化水体波动、生物作用和不稳定的缺氧海洋环境有关,不同剖面的区域因素也造成了富集程度的不同。与前寒武纪的黑色页岩相比,Se含量发生了明显富集,暗示这一时期强烈的大陆风化输入,进一步指示大气的氧化。     

湖北宜昌震旦系陡山沱组储层特征及复杂体积压裂效果评价

鄂阳页2 HF井是国内首口针对震旦系陡山沱组的页岩气水平井,该井钻遇的陡山沱组页岩厚度大,岩石脆性好,含气性好且天然裂缝发育,具备良好的压裂改造基础.针对陡山沱组储层"高云质、地层常压、水平应力差异大、隔夹层发育"等压裂改造难点,通过采用"密分切割、多簇射孔、转向压裂"等复杂裂缝体积压裂工艺,采取变排量、暂堵转向、停泵...     

湖北保康白竹陡山沱组磷酸盐化微化石新资料及其地层意义

周传明(2004)曾报道湖北保康白竹磷矿陡山沱组磷块岩中含有与瓮安生物群类似的磷酸盐化微化石,包括多细胞藻类Wengania,Paramecia,Thallophyca;大型具刺疑源类Meghystrichosphaeridium,Knol-lisphaeridium;球状蓝菌类Archaeophycus;丝状蓝菌类Siphonophycus,Obruchevella以及新发现的珍珠球藻Bacatisphaera.最近,作者对保康白竹磷矿陡山沱组进行了重新考察和采样研究.结果除发现上述微化石外,还发现大型具刺疑源类Papillomembrana compta,Appenendisphaera sp.;球状化石Megasphaera inornata,Megaclonophycus onustus以及峡东地区常见的丝状蓝菌化石湖北萨洛米藻(Salome hubeiensis)等.研究表明,本文报道的保康白竹磷矿陡山沱组的含化石层位与峡东地区陡山沱组第二段及贵州瓮安上磷矿层下部的微化石层位相当,组合面貌相似.新资料证明峡东地区陡山沱组第二段出现的疑源类下组合,包括多细胞藻类、大型复杂疑源类、球状化石、球状和丝状蓝菌化石等,区域分布广泛,层位稳定,具有重要生物地层学意义.