黔中沉积磷灰石的硫碳同位素及其地质意义

本文研究了黔中磷块岩中磷灰石的结构硫同位素组成。磷灰石的δ３４Ｓ值为３４．２‰～４２．４‰，它高于同期海水的δ３４Ｓ（约３４．２‰），也高于共生的成岩黄铁矿的δ３４Ｓ（１５．４‰～１９．８‰），表明磷灰石形成于富有机质沉积物早期成岩作用硫酸盐还原带的最上部，其间同时伴有大量硫酸盐细菌的还原过程。磷灰石的碳同位素组成（δ１３Ｃ＝－３．６３‰～１．０‰），表明它含有微生物有机质分解演化而来的ＣＯ２－３，而磷灰石比胶结白云石更富集轻同位素则反映出沉积阶段生物作用的影响比成岩阶段更为明显     

川西磷酸岩

川西磷酸岩的特征,对阐明磷的沉积作用和磷块岩的成因,有一定的重要性。多年来,四川省地质局在该区作了大量的详细的勘查和研究。这里仅就我们的工作所及,讨论磷酸岩的一些沉积学问题。一、含磷岩系的岩性序列与岩相系列掌握含矿岩系本身在纵横两个方向上变化更替的规律,对沉积矿床的勘查是很重要的。这种变化规律,可以用岩性序列与岩相系列表示之。岩性序列是含矿岩系的各个岩类在纵剖面上转换的次序,反映它成生时期沉积盆地的地质、自然地理、物理、化学和生物等诸方面的状况及其在时间上的演化;而岩相系列则是含矿岩系的各个岩类及其组合在横向上的转换次序,反映上述诸方面状况在空间上的演变。     

河流沉积单元分析与储层宏观非均质性

沉积单元分析方法是详细解剖陆相盆地沉积过程和研究储集体空间变化的有效途径。本文以胜利油田沾化凹陷的孤东和孤岛油田馆陶组上段为例分析了河流砂体储层非均质性的变化规律。该段河流沉积分别由11种沉积单元组成了3种类型的河流沉积,其中河道的加积沉积单元和河道边缘砂体是主要的储层类型,河床滞留沉积和决口扇砂体以较低的渗透率为特征,储层性能较差。馆陶组上段自下而上,由于可容纳空间和沉积物比值的增大,致使槽状交错层组和层系厚度向上增大,孔隙度、渗透率、保存下来的河道宽度、连续性和连通程度降低,而底形多样性、相的分异性、相的保存程度和非均质性增加。由于可容纳空间/沉积物补给(A/S)比值变小,致使馆陶组上段中部的河流砂体储层最为发育。综合研究表明,馆陶组上段河流沉积的储层宏观、微观非均质性较强,主要受控于沉积单元的分布和可容纳空间的变化等因素。     

磷块岩形成过程中的生物作用

对我国震旦纪、寒武纪磷块岩矿床的研究表明,参与成磷作用的生物主要是菌、藻类微生物。生物作用的标志表现为:P₂O₅主要富集在叠层石磷块岩中,富集在叠层石的柱体上,富集在柱体内部的富藻纹层中;而与磷块岩共生的白云石和黄铁矿的δ¹³C值和δ³⁴S值相对均较低,则是生物参与成磷作用的同位素标志特点。生物的成磷作用贯穿成磷过程的始终,但它随作用的相带、环境和阶段不同,生物的种属和作用方式也不同,因而矿石和矿床的质量也随之而异。     

昆阳磷矿磷块岩的矿物组成

昆阳磷矿是我国下寒武统最大的磷块岩矿床之一,矿层赋存于下寒武统渔户村组的中谊村段地层中(罗惠麟等,1982),矿层有上、下两层,分别称之为“上磷层”和“下磷层”,中间为一“白泥层”(含磷粘土页岩)分隔(Yeh Lien-tsun et al.,)。含磷岩系的岩性序列特征见图5。罗惠麟等认为,本段地层均为台凹相沉积,其中“下磷层”的形成环境为潮下低能及间歇性高能带,“白泥层”为潮下低能带,“上磷层”为潮下高能带,再往上则向潮间坪过渡。本文研究磷块岩的矿物组成,主要是矿石矿物磷灰石和粘土矿物的特点,并讨论磷灰石成份同矿石类型和形成环境等问题。     

晚新生代以来天山北缘沉积记录及其稳定同位素变化的环境意义

晚新生代以来,天山北缘的沉积记录与天山的隆升密切相关。研究表明:始-渐新世安集海河组主要沉积发育水平层理的绿色、灰绿色湖泊相泥岩;晚渐新世沙湾组中上部岩石组合特征为紫红色曲流河相砂岩、粉砂岩和砾岩夹层;早中新世塔西河组下部主要为灰绿色、褐红色砂、泥岩互层,上部主要为土黄色砂岩和粉砂岩夹层;晚中新世-早上新世独山子组为辫状河相灰色砾岩和砂砾岩沉积;晚上新世-早更新世西域组主要为厚层砾岩堆积。土壤碳酸盐中稳定同位素数据表明:安集海河组δ~(13)C平均值为-3.9‰,δ~(18)O平均值为-5.0‰;沙湾组中上部δ~(13)C平均值为-8.1‰,δ~(18)O平均值为-11.0‰;塔西河组δ~(13)C平均值为-5.9‰;δ~(18)O平均值为-7.7‰;独山子组δ~(13)C平均值为-8.5‰,δ~(18)O平均值为-10.3‰;西域组δ~(13)C平均值为-6.0‰,δ~(18)O平均值为-10.4‰。同位素结果和沉积记录共同表明,始-渐新世为湿润温暖气候;晚渐新世为干旱寒冷气候;早中新世早期为半湿润、半温暖气候,晚期为干旱、寒冷气候;晚中新世-早上新世为干旱寒冷气候;晚上新世-下更新世为干旱、半温暖气候。结合古地磁数据和全球气候变化,天山北缘晚新生代以来发生五次主要气候变化事件,即晚渐新世(沙湾组时期中上部)气候转换,约24Ma(沙湾组时期顶部)气候突变,早中新世内部(约24～19Ma)气候转换事件,晚中新世(约7Ma)C_4植被迅速扩张和约3.17Ma以来气候的剧烈震荡。     

准噶尔盆地渐新世安集海河组类胡萝卜素的发现及古环境意义

作为一类天然色素,类胡萝卜素在自然界中广泛分布。在沉积记录中,类胡萝卜素多以结构稳定的衍生物形式赋存。部分具有芳香基的结构的组分与光合硫细菌的活动有关,因而这些特定生物来源的组分为恢复古水体环境提供了一个重要的依据。通常光合硫细菌多生存在缺氧且富硫的透光层,地质记录中的芳香基类胡萝卜素往往反映了古水体中发育硫化透光带。类胡萝卜素衍生物的组合差异与硫细菌群落的相关性为古水深、微生物优势群落以及营养元素利用与循环等方面的研究提供了线索和证据。因此,类胡萝卜素衍生物在油源对比、生命起源、生物灭绝事件以及大洋缺氧事件等诸多地质过程的研究中起到至关重要的指示作用。本文主要通过探讨准噶尔盆地南缘安集海河组有机质中的类胡萝卜素的结构,分析其成因类型和特定来源,阐释古环境与古气候演化,进而恢复与重建渐新世时期准噶尔盆地南缘古湖泊的水体条件与微生物群落。从结果来看,准噶尔盆地安集海组中发育绿硫细菌来源的绿硫菌烷、异海绵烷等芳香基类胡萝卜素,可以推测这一时期湖泊水体存在硫化透光带现象;同时以叶黄素为来源的叶黄烷指示了蓝细菌是古湖泊中生物群落的重要组成部分。古湖泊发育硫化透光带往往与水体分层有关,而准噶尔盆地渐新世晚期的古气候由湿润转变为干旱似乎对湖泊盐度分层提供有利条件。与此同时,绿硫细菌中出现较高含量的棕色绿硫细菌菌株反映了安集海河组古湖泊的水深较深,且分布范围广阔。通过对安集海河组类胡萝卜素研究,认为渐新世时期准噶尔盆地南缘原始湖泊分布范围向南延伸较广,与构造研究结果吻合。     

湘西磷块岩的岩石地球化学特征及成因

晚震旦世、早寒武世是我国扬子区重要成磷时期,自滇东至湘西分别发育了台地型、过渡型和盆地型磷矿床,其中以盆地型成磷条件研究程度稍差。本文采用GC-MS、ICP-MS、形态硫分析、硫同位素、物相分析等多种实验方法研究了湘西上震旦统、下寒武统磷块岩的形成条件。从磷的来源、磷的沉积和富集等方面,探讨了盆地型磷块岩的成因。结论认为湘西磷块岩为生物、有机质聚磷作用的成矿模式。有机质主要来源于藻、菌类生物。海底热泉活动提供了丰富的磷。在缺氧的环境条件下,有机质为磷的聚集和转化提供了条件。     

湘西震旦—寒武纪黑色岩系的有机岩石学特征及其形成条件

湘西上震旦统、下寒武统黑色岩系主要由富碳硅质页岩、石煤、硅质页岩、硅质岩、磷块岩和重晶石岩等组成。有机质属于腐泥型, 无形态组分是黑色岩系的主要显微组分类型, 微粒体、细粒状体呈密集状组成岩石的基质。有形态组分总体含量较低, 多为藻类体, 零星分布于基质中, 表明一方面有机质受热演化程度较高, 另一方面表明有机质来源于浅水台地边缘。湘西黑色岩系中有机质主要来源于藻、菌类生物, 台缘斜坡带是有机质聚集的有利场所, 缺氧环境 （事件） 主要起因于藻类的大量发育与有机质降解的耗氧过程, 为有机质得以保存、转化提供了必要条件。     

沉积磷灰石形成中的生物有机质因素

本文研究了黔中磷块岩中磷灰石的化学成分、红外光谱、碳和硫同位素组成以及伴生微量元素和稀土元素地球化学特征,获得了若干生物有机质成因的证据.磷灰石红外光谱特征表明CO₃^2-和SO₄^2-以类质同象部分替代PO₄^2-而进入磷灰石晶格,而碳、硫同位素特征表明,这CO₃^2-及SO₄^2-的相当部分是由生物有机质分解演化而来;叠层石磷灰石的P₂O₅含量与亲生物微量元素关系非常密切,而非叠层石者关系不甚密切;稀土元素地球化学特征表明,磷灰石的形成具有两种既有联系又各不相同的作用机制,即直接的生物作用和间接的有机质作用.