Applications of Light Stable Isotopes(C,O, H) in the Study of Sandstone Diagenesis: A Review

This article reviews the applications of light stable isotope, including carbon, oxygen and hydrogen, in thestudies on origin and formation temperature of authigenic carbonate, quartz and clay minerals. Theoretical knowledge andanalytical methods for major light stable isotopes are introduced in detail. Negative and positive δ¹³C values indicatesignificant differences on the origin of carbonate cements. The δ¹⁸O value is an effective palaeotemperature scale forauthigenic minerals formation. Various fractionation equations between δ¹⁸O and temperature are proposed for carbonatecements, quartz cements and clay minerals, whose merit and demerit, applicable conditions are clarified clearly. Clumpedisotope analysis can reconstruct the temperature of carbonate precipitation with no requirement on the δ¹⁸O of initial waters,which makes temperature calculation of carbonate cements formation more convenient and accurate. Hydrogen and oxygenisotopes mainly reflect the origin of diagenetic fluid for clay mineral formation, providing reliable evidence for diageneticenvironment analysis. This work aims at helping researchers for better understanding the applications of light stable isotopein sandstone diagenesis.     

Fluid Characteristics and Evolution of the Zhawulong Granitic Pegmatite Lithium Deposit in the Ganzi‐Songpan Region,Southwestern China

The Zhawulong granitic pegmatite lithium deposit is located in the Ganzi-Songpan orogenic belt. Fluid inclusions in spodumene and coexisting quartz were studied to understand the cooling path and evolution of fluid within albite–spodumene pegmatite. There are three distinguishable types of fluid inclusions: crystal-rich, CO2–NaCl–H2O, and NaCl–H2O. At more than 500°C and 350~480 MPa, crystal-rich fluid inclusions were captured during the pegmatitic magma-hydrothermal transition stage, characterized by a dense hydrous alkali borosilicate fluid with a carbonate component. Between 412°C and 278°C, CO2–NaCl–H2Ofluid inclusions developed in spodumene (I) and quartz (II) with a low salinity (3.3–11.9 wt%NaCl equivalent) and a high volatile content, which represent the boundary between the transition stage and the hydrothermal stage. The subsequentNaCl–H2Ofluid inclusions from the hydrothermal stage, between 189°C and 302°C, have a low salinity (1.1–13.9 wt%NaCl equivalent). The various types of fluid inclusions reveal the P–T conditions of pegmatite formation, which marks the transition process from magmatic to hydrothermal. The ore-forming fluids from the Zhawulong deposit have many of the same characteristics as those from the Jiajika lithium deposit. The ore-forming fluid provided not only materials for crystallization of rare metal minerals, such as spodumene and beryl, but also the ideal conditions forthe growth of ore minerals. Therefore, this area has favorable conditions for lithium enrichment and excellent prospecting potential.     

西藏泥盆纪海相红层的分布与时代

在作者及前人对西藏地区泥盆纪地层学、古生物学等资料研究的基础上,作者对该区泥盆纪海相红层进行了初步的系统整理。共识别出6层(套)海相红层,它们是:早泥盆世扎西岗组海相红层(洛赫柯夫阶—布拉格阶)(XDRB1)和春节桥组上部海相红层(埃姆斯阶)(XDRB2),中泥盆世海通组海相红层(艾费尔阶)(XDRB3)和丁宗隆组底部海相红层(吉维阶)(XDRB4),晚泥盆世查果罗玛组(下部)海相红层(弗拉斯阶)(XDRB5)和羌格组顶部海相红层(法门阶)(XDRB6)。所有海相红层均形成于近岸或浅水碳酸盐岩台地环境,因此,属于浅水-半深水陆棚红层,此外,还讨论了中国南方泥盆纪海相红层的分布及全球法门期海相红层广布事件。     

青海柴达木盆地北缘寒武纪和奥陶纪海相红层的分布与时代

参照青海省柴达木盆地北缘寒武纪和奥陶纪地层相关文献资料,通过野外地质调查和系统样品分析结果,在柴北缘寒武纪—奥陶纪地层中梳理和识别出了19层海相红层。其中,寒武纪地层中识别出了12层海相红层,奥陶纪地层中识别出了7层海相红层。除奥陶纪石灰沟组海相红层(QORB3,QORB4,QORB5及QORB6)为深水大洋红层外,其余15层海相红层均属浅水—半深水陆棚红层。依据海相红层及其上下层位所含化石,本文初步论述了各海相红层的大致时代,并与我国主要块体的同期海相红层进行对比。上述研究对进一步开展全国乃至全球寒武纪、奥陶纪海相红层分布及对比提供了基础数据和资料。此外,通过国内同期红层的对比,本文还讨论了河北唐山寒武纪海相红层的分布及中国南方中奥陶世大坪期—达瑞威尔期早期海相红层广布事件。     

华北克拉通北缘喀喇沁变质核杂岩早白垩世构造演化过程与形成模式

对于喀喇沁变质核杂岩早白垩世构造过程与形成模式长期以来存在着不同的认识。通过详细的野外构造观察及擦痕应力场反演,并结合前人年代学数据,有效地制约了喀喇沁变质核杂岩早白垩世的构造演化,并对其形成模式进行了分析。结果表明,起源于晚侏罗世的喀喇沁变质核杂岩,在早白垩世(141～100 Ma)再次经历了强烈的伸展与岩浆活动。在此伸展活动中,沿着核部杂岩两侧分别发育了NE走向、倾向相反的楼子店-八里罕和上店-东风大型正断层,进而控制两侧半地堑式的小牛与平庄盆地的发育。在这两条边界断层的伸展运动及随后的均衡隆升中,核部杂岩不断抬升与剥露,先后发育了NE-NNE向的伸展韧性变形带与脆性正断层。这些早白垩世韧性和脆性伸展构造一致指示拉张方向为NW-SE向。综合分析表明,区内早白垩世伸展活动经历了141～134 Ma的初始伸展与同构造岩体侵位阶段、133～126 Ma的边界断层强烈活动与核部快速抬升阶段以及125～100Ma的均衡隆升阶段。喀喇沁变质核杂岩在早白垩世的伸展活动中转变为地垒式伸展穹窿,其强烈伸展活动出现在华北克拉通破坏峰期,动力学背景是古太平洋板块俯冲导致的远场弧后拉张。     

中阿尔泰造山带北缘早泥盆世构造环境探讨:来自托普色克他乌地区过铝质花岗岩年代学和地球化学的制约

中阿尔泰造山带北缘早泥盆世花岗岩的年代学和地球化学研究,对探讨该地区早泥盆世构造格架和演化过程具有重要意义。针对侵入于喀纳斯群哲里开特组的托普色克他乌花岗闪长岩体进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得其^( 206)Pb/²³⁸U加权平均年龄为404 Ma±3.2 Ma(MSWD=0.32),为早泥盆世岩浆活动的产物。全岩地球化学分析表明,岩石具有高硅(w_SiO2     

帕米尔弧形构造带的构造过程与地貌特征

帕米尔弧形构造带是印度-欧亚板块碰撞变形最强烈的地区之一,是研究构造过程、地貌演化以及气候变化及其相互作用的理想场所。本文基于前人的研究成果,对帕米尔弧形构造带新生代构造单元、地貌特征和动力学演化模型进行了总结归纳,包括:主要构造单元的活动起止时间、活动量及活动速率;帕米尔弧形构造带现今的地貌特征(水系和冰川的分布);帕米尔弧形构造带6种主要的地球动力学演化模型的主要样式、优点及限制。论文提出了帕米尔弧形构造带晚新生代构造研究的三个重要的科学问题:精细厘定构造带内部的不同断裂带运动学特征和相互关系;深部地质过程与浅部响应相结合,探讨构造带形成的深部地质过程控制;将构造过程、气候特征与地貌演化作为一个耦合系统开展研究。     

渤海湾盆地北塘凹陷古近系湖相白云岩 地质特征及古环境意义

湖相白云岩是渤海湾盆地北塘凹陷古近系沙河街组三段发现的一种特殊油气储层类型。根据钻井岩心、古生物、薄 片、扫描电镜及电子探针等分析,确定了该套白云岩的主要岩石类型及矿物特征,并通过地球化学特征分析,对白云岩的 形成环境进行了探讨。北塘凹陷白云岩常与泥岩和方沸石岩呈互层状产出,其次为均匀块状;矿物成分主要有白云石、方 沸石、粘土矿物等。通过X射线衍射、主微量元素地球化学分析,对白云岩形成时的古盐度、古温度、水深、氧化还原条 件等进行了研究,认为研究区白云岩沉积于高盐度、较高水体温度和较高PH值的半咸水湖湾还原环境。海水的侵入使湖水 的含盐度增大,提供了有利的物理化学条件,促进了白云岩的形成。     

豫西宜阳地区晚二叠世晚期—早三叠世沉积记录及其对古气候变化的响应

晚二叠世-早三叠世宜阳地区位于东特提斯低纬度地区的华北板块南缘,发育一套连续且沉积特征显著的陆相碎屑 岩相沉积,是研究陆相晚二叠世-早三叠世古环境与古气候变化的理想地层。本文在前人研究与野外实测的基础上,采用 岩石学、沉积学、古生物学方法综合分析研究区的沉积记录,识别出宜阳地区在该时期由陆源近海的滨湖沉积环境向河流 沉积环境过渡的古环境,重建了晚二叠世晚期-早三叠世宜阳地区的古地理面貌。沉积特征显示,此期整体气候条件为炎 热-半干旱,并且在长兴期末期与奥伦尼克期早期出现了极端干旱气候,可能是受到当时全球性巨型季风环流的影响。这 一时期的古气候与古环境的变化可能对二叠纪末陆地大灭绝事件起到了推动作用,并抑制了早三叠世生物复苏的进展。     

歧口凹陷歧北斜坡白云岩演化规律研究

在古近系沙河街组沙一段沉积期,为歧口凹陷最大湖扩期,在西南部整体古地理为宽缓的湖湾环境,气候潮湿温暖,物源供给较弱,在这种条件下,该地区发育大面积的碳酸盐岩沉积,以白云岩夹油页岩互层分布为特征。利用歧北斜坡两口重点井的岩心资料,对该区内的白云岩演化特征进行分析。研究表明,湖平面的升降决定了古地理环境,直接影响了白云岩发育的类型。歧北高斜坡区,水体较中斜坡浅,自下而上发育生屑灰岩、微晶云岩、灰质云岩、云质灰岩,表明古地理环境由粒屑滩—局限洼地—湖湾的演化过程;而在歧北中斜坡区,位于港西凸起周缘,早期主要为浅滩环境,发育灰质云岩和云质灰岩,向上过渡为微晶云岩、泥质云岩、泥岩,湖平面的多次升降,决定了该区古地理环境由浅滩—局限洼地—湖湾—半深湖的演化过程。通过地质钻探,该区在部分区域的白云岩已发现油层,证明该区白云岩储集层具有良好油气潜力,白云岩储集层已成为歧口凹陷古近系非常规油气增储的重要领域之一。