中国西南部地区卡尼期危机及其成因探讨

卡尼期是全球古气候变化显著、特提斯域沉积发生突然转折的时期。欧洲学者基于阿尔卑斯地区(奥地利、意大利)卡尼阶岩性从碳酸盐岩到黑色页岩、碎屑岩的等时性变化,以及相应的碳酸盐台地古生物的死亡,提出了卡尼期危机、碳酸盐生产力危机、卡尼期多雨事件、Reingraben转换,以及黑色页岩事件等概念;这些现象在喜马拉雅Spiti盆地、伊朗、印度尼西亚等地亦有显示。在东特提斯(中国西南部)地区的卡尼阶中也表现为岩性和古生物的变化,但尚未引起国内研究者的重视。与古特提斯西部、印度喜马拉雅等地卡尼阶相似,中国西南部特提斯域所见的卡尼期碳酸盐岩沉积(如海绵礁灰岩)被灰黑色、深灰色页岩(或深色板岩)或中酸性火山岩覆盖,显示该时期碳酸盐生产的突然中止、生物礁的突然死亡和岩性的急剧变化。我们认为晚三叠世巨型季风和古特提斯周缘地区(尤其是中国南方地区)的造山运动及火山作用、变质作用,使大气CO2浓度增加、泛大洋东部海域(古太平洋)向特提斯海水汽输入增强,特提斯海沿岸地区相对干旱的气候向相对潮湿的气候变化,更潮湿的古气候与相对高浓度的大气CO2共同作用使大陆风化速率增高,陆源硅质碎屑输入增多,造成了卡尼期危机。     

晚三叠世中卡尼期极端气候事件:研究进展及存在问题

作为三叠纪最显著的气候变化事件,全球性的卡尼期气候事件以幕次降雨量增多为特征,在西北特提斯洋地区表现较为明显,主要反映了从碳酸盐岩到黑色页岩的岩性变化,近年来这一地质事件在美国、中国、日本等地的卡尼阶地层中也有识别.其成因一直是学者研究的重点,有人认为是板块构造运动促使大气或大洋循环发生了变化,或是超级大陆聚合碰撞而触发大火成岩省喷发致使全球气候发生了紊乱,也有人认为是地球系统综合因素相互作用的结果.联系到中国西南部地区卡尼阶现状,认为超级季风、构造运动和卡尼期气候变化的关系值得深入研究,此外卡尼期气候事件过程中碳酸盐补偿深度上升问题、卡尼期黑色页岩事件反映的大洋生产力以及多幕卡尼期气候事件反映的气候波动事件等科学问题也是今后的研究中值得重视的.     

晚三叠世卡尼期黑色页岩事件在龙门山地区的沉积学和古生物学响应

龙门山前缘地区卡尼阶-诺利阶马鞍塘组中部发育一套薄-中层状黑灰色、灰黑色、黑色（含介壳）钙质泥（页）岩,在该套岩石中瓣鳃类生物多见,原生二价金属硫化物（黄铁矿）发育,水平层理发育,显示着低能环境贫氧条件的典型特征。与马鞍塘组中部黑灰色、灰黑色钙质泥（页）岩相当层位的卡尼期晚期沉积,在松潘-甘孜地区、昌都地区、可可西里地区均可见到,多显示为黑色、灰黑色色调,岩性为泥（页）岩或粉砂质板岩、钙质板岩,反映了一次黑色页岩地质事件在中国西部古特提斯东部地区产生了大范围的影响。全球对比表明,该套深色泥（页）岩在西特提斯、印度喜玛拉雅等地均有分布,覆盖在卡尼期早期碳酸盐沉积之上。据此,作者认为晚三叠世卡尼期特提斯范围的黑色页岩事件,很有可能与卡尼期全球性的碳酸盐生产危机有关,马鞍塘组中部发育的深色泥（页）岩即是此次事件在扬子地台西缘的反映。根据对川西北地区绵竹汉旺、安县雎水、江油马鞍塘等剖面的实际考察与研究,认为代表缺氧事件沉积的马鞍塘组中部黑灰色泥（页）岩之下为卡尼阶灰岩段（即汉旺组中下部灰岩段,主要为鲕粒灰岩、海绵礁灰岩等）,之上为诺利阶灰色粉、细砂岩夹灰岩、泥岩段（相当于石元组）。黑灰色钙质泥（页）岩不仅是该组岩性变化的转折点,亦是古生物、古生态急剧变化的转折点。在马鞍塘组下部广泛可见的六射海绵、海百合、苔藓虫、珊瑚等海相化石在马鞍塘组中上部地层（上卡尼阶至诺利阶底部）中很少看到,仅见丰富的瓣鳃类、菊石、腕足类等有壳类动物化石。
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川西北地区晚三叠世卡尼期洪水事件沉积的碳、氧同位素记录*

川西北地区绵竹和安县等地发育的下卡尼阶岩性以灰色鲕粒灰岩、海绵礁丘粘结及障积成因的凝块石灰岩为主,上卡尼阶岩性突变为灰黑色页岩、粉砂岩,这与西特提斯地区卡尼阶在岩性和颜色上有很大的相似性。本次研究用激光微区碳、氧同位素测试方法分析了川西北地区卡尼阶中有孔虫、双壳类及腕足类化石壳体和植物叶片化石的碳、氧同位素,结果显示上卡尼阶化石中氧同位素值较下卡尼阶略有变小,上卡尼阶泥质粉砂岩中化石的碳同位素较下卡尼阶灰岩明显变小,可能反映了淡水输入的影响。结合研究区卡尼阶的沉积学特征,笔者认为川西北地区同样受到卡尼期洪水事件的强烈影响,潮湿气候条件下的淡水输入是造成川西北地区海绵礁（丘）大量周期性死亡及最后消失的影响因素之一。     

川西北晚三叠世卡尼期浅水碳酸盐生产工厂构成及其转换过程定量化研究

目的 准确识别碳酸盐工厂类型并阐明其发育控制因素,定量化评价工厂发育过程的环境条件,厘清其在沉积体系转换过程中的古生态学和沉积学信号是探究碳酸盐岩沉积体系演化的关键。 方法 以川西北绵竹市汉旺镇观音崖剖面的马鞍塘组为例,通过系统的碳酸盐岩微相分析,结合粒径统计分析方法对20 391个颗粒定量分析,在此基础上对该时期热带浅水碳酸盐生产工厂的构成、特征、转变过程、驱动因素等进行了详细阐述。 结果 研究区热带浅水碳酸盐生产工厂可进一步划分为似球粒、鲕粒、生屑及生物礁等多个细分特异化工厂类型,指示多样化的碳酸盐生产路径。通过分析研究区热带浅水工厂的构成,沉积环境、水动力条件和营养水平等因素,发现各个细分工厂类型有着非常强烈的“生境”特点,工厂类型的转变更多地受区域海平面变化控制。 结论 频繁的海平面变化导致营养水平、水动力条件和碳酸盐矿物饱和度等因素快速变化,进而驱动了具体细分工厂的转变。而众多细分工厂在沉积序列上的快速变化指示了它们在横向上的共生关系。因此,较短时间尺度下细分工厂类型的转变主要与区域海平面控制的横向生产工厂类型的迁移有关,与极端事件和沉积体系的转变可能无关。     

西南地区晚三叠世卡尼期牙形石研究进展

我国西南地区海相中-上三叠统沉积记录良好,但晚三叠世卡尼期牙形石生物地层划分和对比研究较为薄弱.通过对云南省罗平县和贵州省贞丰县、关岭县等地4条剖面的杨柳井组、竹杆坡组以及瓦窑组进行高精度的牙形石采样,以及牙形石生物地层学和系统分类学研究,共描述牙形石3属23种.结合前人研究材料,由下至上共建立了8个牙形石带,分别为:Paragondolella foliata带,Quadralella polygnathiformis带,Quadralella tadpole带,Quadralella praelindae带,Quadralella aff.auriformis带,Quadralella robusta带,Quadralella noah带和Quadralella ex gr.carpathica带.以此为基础,对西南地区卡尼期地层进行区域内和跨大区的对比和划分研究以及对牙形石分子演化规律进行探讨.      

晚三叠世卡尼期梅雨事件（CPE）在陆相盆地中的沉积学响应———以鄂尔多斯盆地延长组为例

卡尼期梅雨事件（CPE事件）是三叠纪地球上最显著的气候突变事件之一,而气候环境突变对内陆湖盆沉积物特征具有重要控制作用。以我国陆上最主要的含油气盆地——鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例,在充分借鉴国内外有关全球古气候、事件沉积、陆相盆地烃源岩发育机理及异整合面等最新研究进展基础上,对延长组沉积与成藏问题重新思考与研究,取得了如下3点新认识：1）重新厘定了盆地上三叠统延长组卡尼期时限,明确了延长组CPE事件的沉积响应,认为卡尼阶底界大致相当于延长组长7与长8之间的地层界限,顶界相当于长4+5与长3之间的地层界限,CPE事件大致与“长7黑色页岩事件”沉积相对应;2）在卡尼期及CPE事件期间,延长组沉积期湖盆表现为“快速湖侵、震荡式缓慢湖退”特点,十分有利于优质烃源岩的发育;3）受卡尼期古气候及CPE事件影响,延长组内部发育上下两个由于气候环境突变而形成的异整合面,它们对油气分布均具有明显控制作用。该研究对于深入探讨延长组湖盆形成演化机理、沉积层序充填演化特征及指导油气勘探实践均有积极意义。     

川北晚三叠世须家河期古气候及成煤特征

川北晚三叠世须家河组植物化石含量丰富，根据喜湿植物，喜热植物在各段的厚分含量统计，须家河组整个沉积阶段气候温暖，潮湿与干旱（或半干旱）气候交替出现。喜湿与喜热植物纵向变化曲线图说明，从须Ｉ段至Ｖ段喜湿植物含量逐渐增高，喜热植物含量逐渐减少，随着湿度增大，温睛度下降则有得盱的形成，须Ⅲ段与须Ｖ段沉积阶段，为最佳成煤时期。须家河组可划分为２个煤组，３次成煤期，４种类型沉积环境，３种类型成煤植物。     

川西北晚三叠世卡尼期硅质海绵礁-鲕滩组合的沉积相分析

川西北晚三叠世卡尼期生物礁-鲕滩组合属于马鞍塘组（汉旺组）,分布于现今龙门山边缘的绵竹、安县、江油辖区,是作者于1975年带领地质填图小组发现的。文中通过对研究区生物礁进行微相分析,以及与世界同类生物礁对比,认为研究区的生物礁是以六射海绵为主的硅质海绵障积作用与以蓝细菌为主形成的凝块石粘结作用共同造礁,是一种深水粘结-障积型生物礁丘,也是灰泥基质支撑的生物礁。通过微相分析,尤其与世界镶边陆架模式及缓坡模式的标准微相对比,确定了研究区生物礁群的生长基底（鲕粒滩及生屑滩）不仅是形成于缓坡,而且是形成于同斜缓坡。川西北卡尼期同斜缓坡的推论、生物礁窗模式的建立及沉积相古地理图的编制,是认识川西北晚三叠世早期大地构造格局和沉积环境的依据。     

贵州晚三叠世卡尼期周氏黔鱼龙(Qianichthyosaurus zhoui)性双形研究

本文对产于贵州兴义乌沙地区上三叠统卡尼阶法郎组瓦窑段中的 17 件鱼龙标本进行研究,认为本次研究标本均为Qianichthyosaurus zhoui.通过对其肢骨的定性及定量分析认为,Qianichthyosaurus zhoui在后肢形态上存在性双形现象.暨雄性后肢外形窄长,雌性后肢则相对宽短;雄性的股骨比肱骨长度略长,而雌性的股骨与肱骨长度相当;雄性股骨近端和远端相较于雌性更为膨大股骨远端宽度为中轴宽度的2.5 3 倍,股骨长与股骨中轴的比值较大,通常大于3.5;雌性股骨近端和远端相较于雄性较小股骨远端宽度一般为中轴宽度的 2 倍左右,股骨长与股骨中轴的比例较小,比值约为3 左右雌性第一跖骨面积较小且具有凹缺,雄性第一跖骨面积较大不具凹缺.     

晚三叠世龙门山前陆盆地早期(卡尼期)碳酸盐缓坡和海绵礁的淹没过程与动力机制

晚三叠世龙门山前陆盆地分布于扬子克拉通西缘,属于印支期造山楔构造负载驱动的挠曲型前渊凹陷.其中卡尼期马鞍塘组是分布于底部不整合面之上的第一套地层单元,记录了前缘隆起边缘碳酸盐缓坡和海绵礁的构建和淹没过程.据钻孔揭示马鞍塘组的最大厚度超过250m,显示为西北厚东南薄的楔形结构,从北西向南东依次分布了深水盆地、碳酸盐缓坡和海绵礁和浅水滨岸带等沉积物类型.其中碳酸盐缓坡和海绵礁分布于前陆盆地的远端,呈面向西的条带状展布,其走向线与龙门山冲断带的走向大致平行.碳酸盐缓坡和海绵礁的厚度介于30～100m之间,由北西向南东变薄.在垂向上,马鞍塘组由3部分构成,下部为鲕粒滩和生物碎屑滩,中部为海绵礁,上部为黑色页岩,显示为向上变细、变深的沉积序列.在Li et al.(2003)盆地模拟的基础上,本次对卡尼期前陆盆地的沉降速率、沉积速率、海绵礁生长速率、相对海平面上升速率进行了定量计算,其中沉降速率为0.10mm·a-1、沉积速率为0.04mm·a-1、海绵礁生长速率为0.03mm·a-1、相对海平面上升速率介于0.01mm·a-1～0.05mm · a-1之间.研究结果表明:在卡尼期早期,相对海平面处于初始上升阶段,相对海平面上升速率较小,盆地处于欠补偿状态,沉积了碳酸盐缓坡型鲕粒滩和生物碎屑滩;在卡尼期中期,相对海平面上升速率等于海绵礁生长速率,海绵礁持续保持垂直向上的生长状态,形成了高度达100余米的塔礁;在卡尼期晚期,相对海平面上升速率大于海绵礁生长速率,礁顶的水深逐步变大,导致礁体被淹溺致死,从而在卡尼期形成了鲕粒灰岩滩-生物碎屑滩-海绵礁灰岩-页岩的向上变细、变深的沉积序列,显示了前陆盆地早期碳酸盐缓坡和海绵礁生长并被淹没的特有模式.本次研究成果表明龙门山前陆盆地的底部不整合面和碳酸盐缓坡、海绵礁的淹没过程是扬子板块西缘印支期造山楔逆冲构造负载的挠曲变形的产物,显示了在卡尼期松潘-甘孜残留洋盆的迅速闭合和造山楔构造负载向扬子板块的推进过程.     

Discovery of the Middle-Late Triassic elasmobranch ichthyoliths from the Guanling area,Guizhou,SW China

应用Johns等(1997)的形态分类系统，对首次报道出现于贵州关岭地区中上三叠统的软骨鱼类的微体化石进行了初步研究，描述了其中的1个牙齿化石(可能属于弓鲛鳖科的)和7个鳞片类化石的形态属种，其中包括两个鳞片类化石的新属种，即Lobaticorona cf. floriditurris,Sacrisubcorona co. circabasis,Glabrisubcarona co.arduidevexa,Parvi-corona dacrysulca n.gen.et.n.sp.s.f.Annulicorona pyramidalis n.gen.et.n.sp.s.f.,new(?) paragenera A和new(?) paragenera B。还初步探讨了软骨鱼类微体化石在三叠纪地层划分中的应用，以及中国西南部三叠纪软骨鱼类与北美相当地层中软骨鱼类的洲际对比。     

川东三叠系飞仙关组碳酸盐岩的阴极发光特征与成岩作用

四川盆地东部三叠系飞仙关组是近年来我国发现的重要天然气储层, 高孔隙度、高渗透率的碳酸盐储层都分布于白云岩地层中, 因而碳酸盐的成岩作用, 尤其是白云岩化作用和白云岩的成因为石油地质学家和沉积学家高度关注.对四川盆地东部罗家寨构造三叠系飞仙关组42个碳酸盐岩样品进行了阴极发光分析, 结合与之有关的Mn、Fe、Mg元素分析和岩石学研究, 讨论了包括白云岩化作用在内的碳酸盐岩成岩过程中可能的成岩流体性质及来源.四川盆地东部三叠系飞仙关组碳酸盐岩普遍具有很弱的阴极发光性, 这与其很低的Mn、Fe含量有关, 说明沉积期后非海相流体对飞仙关组碳酸盐岩的影响非常有限, 海源流体在成岩过程中发挥了主导作用; 不同石灰岩类型和不同白云岩类型仍然具有不同的阴极发光性, 成岩组分含量越高的碳酸盐岩, 或者说与沉积期后流体(主要是孔隙流体) 关系越密切的碳酸盐岩的阴极发光强度越低, 说明随着埋藏成岩作用的进行, 四川盆地东部三叠系碳酸盐岩孔隙流体受海源流体的影响是逐渐增强的; 阴极发光分析结果表明, 作为四川盆地东部主要储集岩的结晶白云岩形成机制与埋藏过程中的深循环流体有关, 这种深循环流体没有或很少穿越铝硅酸盐地层, 但穿越了三叠系内部的某些海相地层, 这些海相地层可能是广泛存在于四川盆地三叠系的蒸发盐地层, 由蒸发盐成岩过程提供的海源流体参与了结晶白云岩的白云岩化作用.      

四川盆地北部晚二叠世-早三叠世碳酸盐岩斜坡相带沉积特征

四川盆地东北部宣汉县樊哙以东地区晚二叠世-早三叠世飞仙关期碳酸盐岩台地相-海槽相剖面均出露地表。分隔台地相和海槽相的碳酸盐岩斜坡相的鸡唱剖面距台地边缘相剖面不足１ｋｍ。根据地面露头碳酸盐岩斜坡相带的特征,可在四川盆地北部环开江-梁平海槽的地震反射剖面上有效地识别出碳酸盐岩斜坡相,并划分出浅水、深水碳酸盐沉积区。斜坡相具有明显的倾斜反射,海槽相区大隆组及飞仙关组底部泥岩的强振幅反射在斜坡下部向台地上超并消失。深水相区上二叠统地震波双程反射时间都小于１００ｍｓ且明显短于飞仙关组,而台地相区上二叠统双程反射时间多大于１５０ｍｓ,且与上覆飞仙关组地震波反射时间相近或略长。碳酸盐岩斜坡相倾斜反射的特征表明环海槽的碳酸盐岩斜坡开始发育于晚二叠世中期,并随海侵向碳酸盐岩台地方向迁移,在晚二叠世末期海侵达到顶峰时形成最陡峭的斜坡。飞仙关期斜坡随海平面缓慢下降而逐渐向海槽方向迁移并变缓。晚二叠世末期海槽南端梁平地区斜坡坡度在３°左右,向北东、北西方向变陡,宣汉地区约２０°,苍溪、仪陇地区最高达４０°以上,海槽呈向北逐渐加深的箕形。根据晚二叠世末期斜坡倾斜反射高度计算,开江-梁平海槽的水深在３５０～４５０ｍ左右。苍溪、仪陇及梁平地区飞仙关组斜坡进积明显,宣汉地区的斜坡以加积为主。目前钻遇的最厚鲕滩储集层位于宣汉加积斜坡附近的台地边缘,单井的鲕粒白云岩储集层厚度超过３００ｍ。     

中国西南特提斯构造演化—幔柱构造控制

基于对中国西南特提斯巨型造山系的时空结构和构造－岩浆事件分析研究提出．泥盆－石炭纪时期出现于昌都－思茅陆块两侧的热幔柱导致了金沙江洋和澜沧江洋成对打开，热幔柱岩浆作用沿洋脊产出苦橄玄武岩和洋岛玄武岩，并造成区域地球化学异常。二叠纪末期出现于昌都－思茅－印支中央陆块下的冷幔柱导致了两大洋向该陆块下俯冲消减，陆块两缘发育沟－弧－盆体系，构成冷幔柱的洋壳板片在２００Ｍａ时期堆积沉落，诱发板块后继俯冲，产生滞后型孤火山－岩浆岩。发育于冈瓦纳大陆北缘的德干热幔柱在株罗纪导致怒江洋和雅鲁藏布江洋相继打开，在白垩纪末期（６６Ｍａ）形成德干玄武岩省。发育于劳亚大陆南缘的峨眉热幔柱在二叠纪，导致峨眉火成岩省的形成，在早中三叠世使甘孜－理塘断裂带扩张成洋。冷幔柱的持续发生，决定了雅鲁藏布江洋和甘孜－理塘向昌都－思茅陆块方向的俯冲消减，以及来自冈瓦纳大陆和劳亚大陆陆块分别向昌都－思茅陆块南北两侧拚贴和碰撞。     

陇东三叠系延长组主要油源岩发育时期的古气候特征

鄂尔多斯盆地西南部陇东地区延长组长8段和长7段分别发现以Aratisporites- Punctatisporites和Asseretospora-Walchiites为代表的孢粉组合,时代分别为中三叠世晚期与晚三叠世早期。通过现生主要植物类型生态环境分布规律的讨论和孢粉植物群已知亲缘关系类型的地层分布特征研究,推测陇东地区中晚三叠世气候温暖潮湿,雨量充沛,植被茂盛。孢粉植物群反映的古气候为温带—亚热带暖湿或湿热气候。孢粉植物群特征与孢粉化石分异度曲线都表明,本地区长8—长7段沉积时期为持续温暖潮湿的适宜期, 与湖泊发展的长8期大规模湖进和长7期的最大湖泛相一致。孢粉植物群具有北方植物群的明显特征,由于本地区当时濒临大型湖泊,而且长8—长7段沉积时期正处于湖泊扩张的鼎盛期,因此显示出更为湿润的古环境特征。正因为长期稳定温暖潮湿气候和广大的深水湖泊环境为水生藻类的大规模发育创造了条件,从而为本地区长7期优质烃源岩的形成提供了母质来源。     

中国海相碳酸盐岩优质储层形成的地质条件

海相碳酸盐岩储层已成为我国重要的战略储层,加大研究及勘探力度是一个必然趋势。分析了中国海相碳酸盐岩储层的复杂性和特殊性,重点对我国海相碳酸盐岩储层发育的控制因素进行了分析讨论。研究资料表明,我国海相碳酸盐岩在沉积—改造双重作用的控制下,发育多套优质的储层,勘探潜力巨大;利于孔隙发育及后期改造进行的沉积相带,以及后期持续进行的建设性的改造作用构成了我国优质碳酸盐岩储层形成的地质条件;硫酸盐热化学还原反应是高含硫化氢气藏优质储层形成的关键,在海相油气勘探中,可利用硫化氢来预测有利储层发育区带。