贵州江口平引老堡组顶部的锆石SHRIMP年龄与对比意义

华南扬子地台下寒武统(相当于寒武系新划分方案的纽芬兰统和第二统)对于揭示早期生命演化、全球生物地球化学循环以及古海洋环境变化等一系列全球性的重大科学问题具有重要研究价值.其中,对该区下寒武统进行精确的绝对年龄标定是多学科交叉研究中至关重要的一个方面.对最近于贵州江口平引剖面老堡组顶部发现的钾质斑脱岩中锆石进行SHRIMPU-Pb年代学研究,其年龄结果为(536±5)Ma(MSWD=0.75),初步认为该钾质斑脱岩可以与前人集中研究的云南梅树村剖面朱家菁组中谊村段中部(第5层)钾质斑脱岩进行区域对比,这一对比结果显示过去仅发现于内部台地浅水环境的第5层钾质斑脱岩在扬子地台较深水环境亦存在沉积记录.平引剖面老堡组顶部钾质斑脱岩的年龄结果直接约束了该剖面牛蹄塘组底部Ni-Mo多金属层的绝对年龄应年轻于(536±5)Ma,表明将Ni-Mo多金属层作为前寒武系-寒武系界线是不适宜的.结合区域对比及碳同位素化学地层学全球对比研究成果,认为朱家菁组中谊村段中部(第5层)及其相当层位的钾质斑脱岩、石岩头组底部及其可对比层位的钾质斑脱岩以及Ni-Mo多金属层可作为扬子地台区域地层对比的三个重要标志层,它们相互一致的绝对年龄初步构建了华南下寒武统的时间框架.     

中国埃迪卡拉纪综合地层和时间框架

华南埃迪卡拉纪地层发育,在不同时期保存多个特异埋藏化石生物群,记录了新元古代全球性冰期结束之后海洋生物群的演化轨迹.同时,华南埃迪卡拉系浅水台地相区碳酸盐岩沉积发育,记录了埃迪卡拉纪古海洋碳同位素组成的连续变化特征.在华南扬子区埃迪卡拉纪生物地层学、同位素化学地层学和事件地层学研究进展的基础上,结合放射性同位素地质年代学数据和国际埃迪卡拉系内部划分研究的主体趋势,提出中国埃迪卡拉系二统六阶的划分方案,其中上、下统分别包括三个阶.建议埃迪卡拉系上统的底界放在陡山沱组上部显著碳同位素负漂移(EN3)由正值向负值转换的层位.建议埃迪卡拉系下统第二阶的底界放在陡山沱组下部刺饰疑源类化石的首现层位,第二阶地层以碳酸盐岩碳同位素普遍正值(EP1)为特征;第三阶的底界置于陡山沱组中部碳同位素负漂移(EN2)由正值向负值转换的层位,第三阶以产出刺饰疑源类上组合为特征.埃迪卡拉系上统第五阶在华南以产出庙河生物群为特征,而第六阶则以产出石板滩生物群和高家山生物群为特征.今后的工作重点将是在深入细致的研究和讨论基础上,逐步明确各个统、阶界线的层型剖面和点位,以及正式名称.华南埃迪卡拉系的部分统、阶的界线剖面具有成为国际层型剖面的潜力.     

华南深水区埃迪卡拉系-寒武系界线制约:来自留茶坡组顶部锆石CA-ID-TIMS U-Pb年龄证据

华南埃迪卡拉系-寒武系界线位置的确定及埃迪卡拉系-寒武系过渡地层高精度时间框架的构建是迄今尚未完好解决的科学问题.于贵州江口平引剖面留茶坡组顶部发现的两层钾质斑脱岩对于构建华南扬子地台埃迪卡拉系-寒武系过渡地层时间框架及确定该区埃迪卡拉系-寒武系的界线位置具有重要价值.本研究对这两层钾质斑脱岩锆石进行CA-ID-TIMS U-Pb定年,结果将两层钾质斑脱岩的年龄分别精确地限定为(536.40±0.47/1.1/1.2)Ma(2σ, n=7, MSWD=0.92)和(541.48±0.46/1.1/1.2)Ma(2σ, n=8, MSWD=1.3).基于这一CA-ID-TIMS U-Pb年代学结果,结合该剖面硅质岩有机碳同位素分析数据,将华南扬子地台深水区埃迪卡拉系-寒武系界线位置制约在留茶坡组顶部两层钾质斑脱岩之间具有显著有机碳同位素负漂移的层位.华南深水区埃迪卡拉系-寒武系界线的确定对于揭示埃迪卡拉纪末期-早寒武世早期海洋环境信息具有重要对比意义.     

塔里木盆地柯坪地区寒武-奥陶系界线附近的碳同位素组成与对比

在生物地层控制下,对塔里木盆地柯坪地区乌什鹰山剖面和柯坪水泥厂剖面的寒武．奥陶系界线附近地层进行了连续的、密集的同位素采样．样品碳同位素测定结果表明,这两条剖面寒武-奥陶系界线附近碳同位素组成以负δ^13C值为主．其中,乌什鹰山剖面碳同位素的演化趋势表现为交替出现的4次负漂移和4次正漂移,柯坪水泥厂剖面表现为交替出现的5次负漂移和5次正漂移．在生物地层框架下,可以将这两条剖面的碳同位素演化趋势与国际上重要的寒武．奥陶系界线剖面（1）中国大阳岔剖面、（2）加拿大Green Point剖面、（3）澳大利亚Black mountain剖面以及（4）美国Lawson Cove剖面进行良好的比对．基于碳同位素演化趋势的对比结果,确定了乌什鹰山剖面和柯坪水泥厂剖面的寒武-奥陶系界线,对界线附近的地层进行了细分和对比．     

塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩地球化学及其岩石圈演化意义

首次对塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩的微量元素、稀土元素和铂族元素地球化学进行了系统分析, 其基本特征是与深部流体有关的微量元素明显富集, Th/U和Th/Sc等元素比值降低; 球粒陨石标准化后的稀土元素分布模式中轻稀土富集程度降低, Eu负异常减小, Ce具有明显的负异常; 铂族和Au元素含量增高. 这些特点表明黑色页岩沉积时, 盆内有富铁镁质的深部物源的存在. 这种深部物源的存在通常指示岩石圈拉张的构造背景. 微量元素、铂族元素和稀土元素特征在剖面中的变化规律表明, 该黑色页岩沉积的早期, 来自地球深部的物源不断增加, 至4号样品达到高峰, 此后逐渐降低. 这种现象可能指示本区早寒武世早期岩石圈具有幕式拉张作用的特点.     

安徽巢湖平顶山西坡剖面早三叠世Smithian-Spathian界线地层研究

安徽巢湖平顶山西坡剖面近年来得以较全面的研究,成为早三叠世多重地层划分和对比的经典地质序列之一,也是进行奥伦尼克阶内部Smithian和Spathian亚阶界线定义的重要剖面.在前人研究的基础上,对该剖面Smithian-Spathian(S-S)界线附近地层中的牙形石生物地层学和碳同位素地层学进行再研究,更精确地标定...     

塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩的和同位素特征及其与扬子地台的对比

报道了塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩的Re-Os和Nd同位素地球化学特征, 并通过其Re-Os和Nd同位素特征探讨了该黑色页岩的物源性质. 塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩的Re/Os比值为7.18; ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os为5.6438; ¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os为1.9616. 这些特征反映了该黑色页岩具有壳源性质. 其ε_{NdεNd(540 Ma)值为-7.32; Nd模式年龄TDM集中在1.535 Ga. 黑色页岩中Nd同位素的这些特征与盆地基底岩石的Nd同位素参数十分吻合. 综合Re-Os和Nd同位素特征, 说明塔里木盆地北部下寒武统底部的这套黑色页岩的物源中应包括以盆地基底为主要组成的大陆地壳. 同时, 通过与扬子地台下寒武统底部黑色页岩Re-Os同位素的对比, 发现两者之间存在着较大的不同, 可能反映了两者在沉积背景上的差异. 这为正确分析塔里木地台与扬子地台的成因关系提供了Re-Os同位素方面的信息.}     

塔里木盆地寒武系芙蓉统SPICE的发现与碳同位素地层学对比

塔里木盆地寒武系芙蓉统发育大量的结晶白云岩,是油气勘探的重要目标层系.由于生物化石较少,且前人未在碳同位素地层研究中发现SPICE漂移这一芙蓉统标志,芙蓉统等时对比格架一直未能建立.本研究通过对塔里木盆地覆盖区的塔西台地和塔东盆地的代表性钻井的碳同位素地层研究,在塔里木盆地发现SPICE漂移,在塔西台地区三个钻井的下丘里塔格组中部均出现碳同位素正异常,幅度达1.5～1.9‰;在塔东盆地区突尔沙克塔格群下灰岩段出现幅度高达4.0‰的正漂移;据之大致确定了寒武系芙蓉统的底界.发现塔西台地区三个钻孔蓬莱坝组底部、塔东盆地区塔东2井突尔沙克塔格群顶部都出现一个δ~(13)C值微弱正异常.提出碳同位素微弱负漂移之后的正漂移作为确定塔里木盆地奥陶系/寒武系界线的同位素地层标志,初步建立了塔里木盆地芙蓉统跨隆起、跨相区的等时对比格架.     

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.     

震旦纪和早寒武世黑色页岩有机碳同位素组成

扬子地台震旦纪和早寒武世黑色页岩所含有机质属轻碳同位素类型 ,δ13 C数值范围从 - 2 7‰至 - 35‰ ;而且 ,还明显低于同时期沉积的碳酸盐岩和磷块岩 .经研究提出了一个由上升洋流所造成的、在碳同位素组成上具有分层结构的古海洋模式 ,它不仅可以解释晚震旦世至早寒武世黑色页岩有机碳同位素的组成特征 ,而且还可以解释该时期沉积岩碳同位素组成在古地理展布上的差别     

中新生代两类极热事件的环境变化、生态效应与驱动机制

对地质历史时期发生的极热事件进行深入分析可为认识和应对现今全球气候变暖提供借鉴与依据.根据碳同位素偏移特征,可以将中新生代五次典型的极热事件划分为碳同位素负偏移类和碳同位素正偏移类两类.第一类极热事件以碳同位素总体负偏移为特征,以二叠纪-三叠纪界线事件(PTB,～252Ma)、早侏罗世Toarcian早期大洋缺氧事件(TOAE,～183Ma)、古新世-始新世界线极热事件(PETM,～56Ma)为代表.第二类极热事件以碳同位素总体正偏移为特征,以白垩纪Aptian早期大洋缺氧事件(OAE1a,～120Ma)、白垩纪Cenomanian末期大洋缺氧事件(OAE2,～94Ma)为代表.碳同位素负偏移定义的极热事件造成温度、沉积作用、生物多样性等发生明显的变化,陆地环境出现野火频发、极端干旱、酸雨、臭氧层被破坏、金属中毒(如汞)和陆地水系变化等,海洋环境出现碳酸盐台地消亡、大洋酸化、大洋缺氧等现象,全球陆地和海洋生物尤其是浅海生物发生不同程度的绝灭.碳同位素正偏移定义的极热事件造成海水快速增温和大洋广泛缺氧,有机质大规模埋藏,出现黑色页岩沉积,远洋生物受到明显的影响(如出现钙质超微危机),而浅海和陆地生物受到影响不大.文章提出,碳同位素负偏移类极热事件可能为大陆环境下大火成岩省喷发触发,导致轻碳大规模释放到大气-海洋系统使得全球快速增温,从而引起一系列环境和生态响应.而碳同位素正偏移类极热事件为深海环境下大火成岩省喷发触发,把热量和营养物质直接释放到深海系统,由于海水缓冲作用导致海洋系统增温明显,而浅海和陆地系统影响相对较小.研究结果丰富了对地质历史时期极热事件的研究,不仅对于理解极热事件、大火成岩省、海洋-陆地环境变化、生物绝灭等具有重要的意义,而且为判别极热事件的类型并推断其驱动机制提供了一个新手段.     

紫阳黄柏树湾和竹山文峪河毒重石矿床碳、氧及硼同位素研究

紫阳黄柏树湾毒重石矿床和竹山文峪河毒重石-重晶石矿床呈层状或似层状产于下寒武统下部的硅质岩中, 矿体受岩性和岩相控制明显. 矿床中毒重石、钡解石和方解石的硼同位素及碳、氧同位素研究结果表明, 形成这些矿物的碳主要来自沉积物中的生物有机质在早期成岩阶段经降解、缩合及脱羧基作用所形成的烃类物质或生物气; 而硼主要为孔隙水中硼与有机质降解过程中所释放的硼的混合, 少部分硼来自盆地深部循环热卤水. 硼同位素及碳、氧同位素研究结果一致表明, 毒重石沉淀于早期成岩阶段富含有机碳的孔隙水介质中. 毒重石矿石中广泛发育的生屑及粒屑结构说明生物作用通过生物成因重晶石(Bio-barite)的形式将海水中的Ba²⁺浓集并沉降于海底, 形成钡矿床的初始富集体. 海水中生物作用和沉积物的早期成岩作用是形成本区毒重石矿床的主要成矿机制.     

华南伊迪卡拉纪碳同位素时空变化及其对生物演化的影响

伊迪卡拉纪以地史上最突出的同位素负异常和重大的生物演化为重要特征. 迄今华南伊迪卡拉纪至少已报道了4个显著的同位素负向漂移. 以往多数研究认为这些同位素变化可做为这个时期全球地层对比的工具, 而近年的研究表明可能并非如此. 本文核查了华南各地伊迪卡拉系取得的碳同位素分析数据, 并分两个不同时期在古地理图上投点, 发现在同一时期不同沉积环境背景下碳同位素值(δ¹³C)空间分布变化很大, 但均显示出从浅水台地到深水盆地相区由正变负的明显趋势, 变化幅度高达11‰. 在纵向分布上, 重要新生物类群或生态类型的出现往往发生在碳同位素由负异常向正偏转折期, 在正偏期明显丰富多样. 如果碳同位素负偏移反映了海洋巨大溶解有机碳库的氧化过程, 则碳同位素正偏期的生物群快速发展和显著负异常可能代表了有氧和缺氧/富硫两种完全不同的环境条件. 我们认为黄铁矿或硫化物的大量析出对海洋富硫状态解除有重要贡献, 而后者可能是促进伊迪卡拉生物群演化的重要环境因素之一.     

华南埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期的有机碳同位素梯度和海洋分层

埃迪卡拉纪-早寒武世是地球历史上碳循环的重大波动期,但有关其成因和古环境意义仍存在很大分歧.为阐明这一问题,本文对华南晚埃迪卡拉纪-早寒武世两条剖面进行了高分辨的碳同位素研究.在浅水相区九龙湾-季家坡剖面,晚埃迪卡拉纪灯影组大部分δ13Corg值在δ29‰~δ24‰变化;而在深水相区龙鼻嘴剖面,大部分δ13Corg值在δ35‰~δ32‰.这些新的研究结果与华南埃迪卡拉纪δ早寒武世其他剖面发表的δ13Corg数据对比表明,δ13Corg在时间和空间上均存在着巨大变化,并受岩相的明显约束.在以碳酸盐岩为主的地层中,δ13Corg相对较高,通常大于δ30‰;而在黑色页岩和暗色硅质岩为主的地层中,δ13Corg相对较低,一般小于δ32‰.这种有机碳同位素组成的显著差异很难以存在巨大的溶解有机碳库(DOC)解释,我们认为不同微生物类群的贡献可能是导致这种差异的主要因素.浅水相样品中较高的δ13Corg值(δ30‰)与显生宙同位素变化相近,可能反映了光合作用为主的同位素分馏;而深水样品较低的δ13Corg值(δ32‰)可能反映了缺氧环境条件下化能自养或甲烷氧化微生物对有机质的重要贡献.这意味着在埃迪卡拉纪-早寒武世之交扬子地台的海洋仍处于强烈分层状态,且氧化还原界面波动频繁.     

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.     

山东幔源岩浆岩的碳-氧和锶-钕同位素地球化学研究

系统研究了鲁西早白垩世碳酸岩、方城玄武岩、胶东白垩世煌斑岩、蒙阴古生代金伯利岩的碳-氧和锶-钕同位素组成特征. 古生代金伯利岩的碳氧同位素组成集中, δ¹³C和δ¹⁸O分别在−4.8‰~−7.6‰和+9.9‰~+13.2‰之间, 属正常情况, 而白垩纪3类岩浆岩的碳氧同位素则变化较大, 并暗示当时的地幔源区可能局部受到过含有机碳的地壳物质的混染. 白垩纪3类岩浆岩的锶钕同位素一致显示了EMII型富集地幔的源区特征, 暗示了再循环地壳物质对地幔源区的改造. 碳-氧和锶-钕同位素特征的系统对比显示, 华北东部克拉通下岩石圈地幔在早古生代、早白垩世、第三纪时期的特征互不相同, 表明该陆下岩石圈地幔自古生代以来至少经历了两次改造过程. 目前的资料暗示, 第1次改造过程可能主要发生在三叠纪-侏罗纪, 带有缓慢渐变的特征, 第2次改造过程主要发生在白垩纪, 显示为快速突变. 种种迹象表明, 华北东部早白垩世(尤其是120~130 Ma)可能是华北东部中生代动力学体制转折的关键时段.     

塔中地区中深1和中深1C井盐下寒武系油气地球化学特征及其油气源判识

2013年塔中地区中深1与中深1C井在寒武系盐下白云岩地层中实现了突破,发现了寒武系盐下内幕原生油气藏,揭开了寒武系勘探的新阶段.同时中深1、中深1C井盐下寒武系油气的发现,再一次引起了有关塔里木盆地海相油源的激烈争论.本文利用色谱、色谱-质谱及碳同位素分析手段,对中深1和中深1C井寒武系油气的地球化学组成特征进行了详细研究,并通过油(气)-油(气)、油-源对比,对它们的烃源问题进行了探讨.研究结果表明:中深1和中深1C井盐下寒武系油气可以划分为两个不同的族群,其中中深1井阿瓦塔格组挥发油与天然气应源自中-上奥陶统烃源岩;而中深1井肖尔布拉克组天然气、中深1C井肖尔布拉克组凝析油与天然气则均应源自寒武系烃源岩.塔中地区中深1和中深1C井盐下寒武系地层中两种不同来源油气的发现,表明塔中地区可能存在两种不同的油气资源,既有源自寒武系的油气亦有源自中-上奥陶统的油气.     

湖北崇阳地区二叠纪-三叠纪之交的介形虫化石及其对灭绝事件的响应

在湖北崇阳二叠系-三叠系界线附近地层中共获得400余个介形虫实体标本,归属4科10属30种.其中在二叠纪末生物大灭绝界线之下长兴组灰岩中发现6属20种,大灭绝界线之上微生物岩中发现7属11种.崇阳微生物岩中的介形虫化石与前人在广西和重庆地区微生物岩中发现的介形虫不但在属种类型上存在差别,而且可作为海水含氧量指标的滤食性分子所占的比例也明显不同,反映出华南地区二叠纪末生物大灭绝后古海洋环境的多样性.在纵向地层序列上,崇阳剖面介形虫化石的分布具有明显的阶段性.在大灭绝界线之下200cm处部分介形虫已开始消失,界线附近再次遭受灭绝,在灭绝界线之上微生物岩的顶部部分属种再度消失.崇阳剖面介形虫的这种分阶段、多幕式演化规律表明,在二叠纪-三叠纪之交这一全球重大地质转折期,作为大灭绝后仅存的几类多细胞生物的介形虫所遭受的损失是个逐渐变化的过程.碳同位素测试分析也显示,古海洋环境的变化早在大灭绝界线之下200cm处就已开始.碳同位素曲线的波动与介形虫属种类型的变化和消失相关,但与介形虫化石的丰度变化没有必然联系.     

南沙海洋现代沉积物中单体醇化合物碳同位素研究

应用GC/C/IRMS碳同位素分析新技术,对南沙海洋现代沉积物中单体直链烷基酸和甾醇三甲基硅醚衍生物的碳同位素组成进行了测定,研究了醇化合物分子中3个硅烷试剂碳对醇化合物碳同位素的影响,以及单体直链烷基醇和甾醇碳同位素组成特征,进而从碳同位素方面探讨了它们的生物源问题.     

硫酸盐热化学还原反应与花垣铅锌矿床

根据对湘西下寒武统清虚洞组藻灰岩中花垣铅锌矿床的矿化围岩、矿物气液相包裹体以及固体沥青的有机地球化学和碳、氧、硫同位素的详细研究,认为该矿床的成矿过程中均有大量有机质存在并参与成矿作用.这些不同来源有机质参与成矿的主要方式,包括轻烷烃的硫酸盐热化学还原反应和热降解作用,它们共同为硫化矿石的沉淀提供了丰富的H2S来源.