四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统海相碳酸盐碳同位素组成与演化

早三叠世海水的碳同位素组成与演化是二叠纪-三叠纪生物群体灭绝事件之后全球生态萧条与重建时期地球碳循环的重要记录,为地学界长期高度关注。文中测试了四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统及相邻地层258个海相碳酸盐样品的碳、氧同位素组成,以便探讨早三叠世海水的碳同位素组成与演化。这些样品对海水碳同位素组成具有不同的保存性,飞仙关组及嘉陵江组第一、三段保存较好,而嘉陵江组第二、四段保存较差。基于氧同位素可以更为敏感地反映海相碳酸盐成岩蚀变性的原理,在碳、氧同位素相关性分析的基础上,以δ¹⁸O<-7.5‰为剔除标准,筛选出近200个有效数据建立了碳同位素演化曲线,该曲线与前人在贵州建立的同期曲线具有很好的可对比性。曲线显示出海水碳同位素组成的巨大波动,变化幅度达8.55‰,包括2个完整的上升-下降旋回,第1个旋回由飞仙关组和嘉陵江组第一段组成,第2个旋回由嘉陵江组第二段、第三段和部分第四段组成,同时还包括若干短周期的次级旋回。利用曲线形态与前人建立的同期曲线进行了岩石地层与年代地层单位的对比,飞仙关组可大致与Induan阶对应,嘉一段可大致与Smithian亚阶对应,嘉二段、嘉三段和嘉四段下部可大致Spathian亚阶对应;绿豆岩作为下-中三叠统界线其位置可能偏高,下-中三叠统界线应该位于绿豆岩之下的嘉四段内部。早三叠世海水碳同位素组成高频率大幅度的波动指示了生物大灭绝后环境的不稳定性,其中菌藻类等微生物灾后过度繁盛,可能导致了有机碳在短时间内的快速埋藏和海水碳同位素的正漂移;而碳同位素大规模的负漂移可能与甲烷水合物释放带来的轻碳有关。研究认为,白云岩所在的地层段往往具有更高的δ¹³C值,这可能说明微生物活动、白云岩形成和海水δ¹³C值升高之间的有机联系。下三叠统的白云岩、尤其是嘉二段和嘉四段的白云岩可能是微生物成因的,嘉陵江组有机碳的生产和埋藏可能主要是与白云岩形成有关的微生物的贡献,具最高δ¹³C值的嘉二段的烃类在一定程度上可能具有自生自储的特点。     

四川盆地西部中二叠统栖霞组晶洞充填物特征与热液活动记录

热液环境在碳酸盐岩成岩作用中十分重要,MVT铅锌矿床和热液白云岩储层都与之有关。四川盆地西部中二叠统栖霞组普遍发育厘米级大小的晶洞,其充填物主要为晶体粗大的非平直晶面鞍形白云石,这些鞍形白云石经历了广泛的溶解作用,次生方解石充填于鞍形白云石溶解空间及其晶间孔隙中。本文在碳酸盐岩岩石学特征研究的基础上,测试了晶洞充填物的碳氧同位素组成、元素构成和包裹体均一化温度,结合川西中二叠统埋藏历史和二叠纪以来的非地热增温热事件,研究了晶洞充填物中鞍形白云石的沉淀与溶解流体,以及充填于鞍形白云石溶解空间和晶间孔隙中次生方解石的沉淀流体。研究表明:在作为晶洞充填物的碳酸盐矿物中,鞍形白云石和沉淀于白云石晶间、晶内的次生方解石具有显著不同的氧同位素组成和包裹体均一化温度,前者δ18O值-5.94‰～-4.35‰,包裹体均一化温度主要为110～210℃,后者δ18O值-10.34‰～-8.75‰,包裹体均一化温度主要为70～110℃,据此反演的鞍形白云石沉淀流体的δ18O值为+4‰～+14‰(SMOW),方解石相应值为-4‰～+5‰(SMOW),显示白云石是在高盐度和高温流体中沉淀的,方解石是在相对低盐度和低温流体中沉淀的;晶洞充填物的碳同位素分析表明,鞍形白云石和沉淀于白云石晶间和晶内的次生方解石的δ13C值大致分布在0.7‰～2.6‰的范围内,显著低于同期海水的δ13C值,两种碳酸盐矿物中的碳具有同期海水和深部CO2混合碳源的特征;中二叠世末东吴运动期间峨眉山玄武岩喷发时岩浆活动的热效应导致了当时处于浅埋藏环境的栖霞组地层中鞍形白云石的沉淀,而热事件后流体温度和盐度的同时降低则使得鞍形白云石溶解,同时伴随方解石沉淀在鞍形白云石溶解后的孔隙和晶间孔隙中。     

白云石重结晶作用及其地质意义

重结晶作用是白云石形成多期次动态系统中一种常见的成岩后生作用。白云石的成因问题，即“白云岩问题”一直困扰着地质学者，其中一个重要原因是白云岩中白云石的重结晶作用导致白云石形成的原始信息被掩盖，主要包括其结构和地球化学特征的变化。本文在调研国内外有关白云石重结晶作用文献基础上，系统梳理了地质历史时期古老地层中白云石和现代沉积白云石的重结晶作用，以及重结晶模拟实验中白云石岩石学及地球化学变化特征，阐述白云石重结晶的主要条件、影响因素及成岩过程中白云石重结晶作用发生的多期次性及主要变化特征，总结了白云石重结晶作用的研究意义，旨在为“白云岩问题”及成岩作用方面的研究提供一定的借鉴和启示。