近百年来湖泊有机碳与无机碳埋藏响应流域开发的协同变化——以石林喀斯特地区为例

有机碳和无机碳的流域输出是湖泊碳埋藏的重要驱动因子,而喀斯特地区无机碳循环具有反应迅速且对人类活动影响敏感的特点.在流域开发持续增强的背景下,喀斯特地区湖泊有机碳和无机碳的来源、含量与埋藏通量可能会出现同步变化的协同模式.本文以云南省石林喀斯特地区流域土地利用类型不同的两个中型湖泊(长湖、月湖)开展对比分析,通过对沉积物钻孔的土壤侵蚀强度(磁化率)、流域外源输入(C:N比值)、水动力(粒度)、营养盐(总氮、总磷)、藻类生产力(叶绿素色素)等代用指标的分析,结合监测数据和历史资料重建了两个湖泊环境变化的近百年历史,并定量识别了有机碳和无机碳埋藏响应流域开发的变化特征与协同模式.沉积物磁化率和C:N比值结果揭示了流域地表侵蚀和外源输入的阶段性特征,同时总氮和总磷含量记录了长湖和月湖营养水平上升的长期模式.在流域森林覆被较高(33.43%)的长湖中,全岩和有机质C:N比值分别与磁化率信号呈显著正相关(r=0.95和0.89,P<0.001),且与无机碳和有机碳含量呈显著负相关(r=-0.94,P<0.001和r=-0.52,P=0.01),反映了森林植被退化时流域碳输出的减少对沉...     

四川盆地震旦系灯影组白云岩成因

基于岩芯观察、薄片鉴定、地球化学分析,结合区域地质背景,系统研究了四川盆地震旦系灯影组白云岩成因。岩石学特征分析发现,灯影组白云岩可分为泥粉晶云岩、粒屑云岩、微生物云岩、岩溶角砾云岩4类,其结构类型一般为泥晶—粉晶,说明白云岩化时间较早,为准同生期。地球化学分析表明,灯影组白云岩δ^13C平均值与震旦纪原始海水较为接近,δ^18O值呈现中—高负偏的特征,有序度和Fe、Mn含量相对偏低,Na含量相对较高,稀土元素配分模式则与海水配分曲线类似,表明白云岩化主要受到海源流体的影响。盆地周缘的古陆和水下隆起使盆内海水极易封隔浓缩,盆内发育的富Ca^2+菌藻类可间接提高海水的Mg^2+/Ca^2+比值,加之灯影期干旱炎热的古气候让盆内蒸发作用强烈,可伴生石膏等蒸发性矿物,促进白云石化。综合上述特征,四川盆地灯影组白云岩成因为微生物参与的蒸发海水回流渗透白云石化。     

陕北鄂尔多斯盆地埋藏变质作用研究

本文系统地研究了陕北鄂尔多斯盆地的埋藏变质作用。砂岩胶结物在成岩到变质作用转化过程中经历了如下4个阶段:1.粘土胶结阶段;2.压溶长石、石英再生长阶段;3.碳酸盐胶结阶段;4.生成浊沸石阶段。泥岩中粘土矿物组合在埋藏变质过程中出现如下转化:早期蒙皂石、高岭石组合,随埋深的增加转化为伊利石和镁铝蛇纹石混合阶段;进一步埋深出现了伊利石和绿泥石混层阶段;最后转化为分散状的伊利石和绿泥石。     

北京下苇甸剖面张夏组鲕粒特征及其白云化机制

北京下苇甸剖面张夏组作为华北寒武系的标准剖面之一,鲜有人对其中的鲕粒类型及其成岩作用进行细致研究。在充分调研前人研究的基础上,通过野外观察、实测,并结合室内薄片鉴定、XRD测试等技术,对下苇甸剖面张夏组的鲕粒类型进行总结,并对鲕粒白云化机制进行分析。结果显示：(1)下苇甸张夏组鲕粒类型主要为放射鲕、同心放射鲕及单晶鲕/多晶鲕,还有少量同心鲕、复鲕及藻鲕;(2)鲕粒发生白云化,填隙物未见白云化,且放射圈层白云化程度高于同心圈层,并且放射圈层白云石颗粒围绕核心呈放射状分布,同心圈层围绕核心呈同心状分布;(3)鲕粒内部白云石颗粒多为中细晶,自形-半自形,回流渗透白云化是造成鲕粒白云化的主要成因,因此造成亮晶鲕粒石灰岩白云化程度高于灰泥鲕粒石灰岩。     

川中地区茅口组两期流体叠合控制下的白云石化模式

岩相学特征、地化分析揭示:川中地区下二叠统茅口组白云岩存在三种白云石:①平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.06‰,δ18O_PDB=-6.81‰;Fe:1×10-6,Mn:未检出,Sr:150×10-6);②非平直晶面粗晶鞍状白云石(δ13C_PDB=3.22‰,δ18O_PDB=-7.82‰;Fe:149×10-6,Mn:185×10-6,Sr:85×10-6);③非平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.49‰,δ18O_PDB=-9.45‰;Th=123℃,S=133~139‰NaCl;Fe:58×10-6,Mn:59×10-6,Sr:76×10-6)。研究结果表明存在两期白云石化流体:①早期压实作用形成的埋藏白云石化流体(T=37.4℃;S=29.8‰NaCl);②晚期受构造控制的热液白云石化流体(Th=114.8℃;S=153~226‰NaCl)。明确了三种白云石的成因:平直晶面细晶白云石是由早期埋藏流体交代泥晶基质形成的;非平直晶面细晶白云石是平直晶面细晶白云石在受到热液流体改造后所形成的;而非平直晶面粗晶鞍状白云石则是由热液流体直接沉淀出的。基于研究结果建立了相应的白云化模式。     

Differential Diagenesis of Limestone-Marl Alternations

灰岩-泥灰岩韵律层包括结核状灰岩到灰岩和泥灰岩互层,广泛分布在陆棚及深海环境中,出现于各地质时期,是研究高分辨率地层学和环境恢复的理想工具.但是成岩作用在灰岩-泥灰岩韵律层形成过程中的作用一直存在分歧,有的学者认为差异化学压实成岩作用加强了原始沉积的差异,有的学者认为成岩作用不仅能够强烈歪曲原始环境特征,还可以通过自身成岩作用形成与原始沉积特征类似的现象.灰岩-泥灰岩韵律层中的差异成岩作用是指泥灰岩中的不稳定碳酸盐矿物在海底成岩环境中经过溶解、迁移和在灰岩中再沉淀,导致灰岩层没有明显被压实,而泥灰岩层受到明显压实.本文重点评述了差异成岩作用发生的环境和过程,并对与之相关的胶结物来源问题和有机质在早期成岩过程中的作用进行了讨论.并以华南中二叠统栖霞组韵律层为例,探讨了差异成岩作用在其形成过程中的作用,最后对以后的研究方向进行了展望.     

华北秦皇岛地区柳江盆地马家沟组碳酸盐岩多期白云化作用

华北秦皇岛地区的中奥陶统马家沟组以广泛发育海相白云质灰岩、灰质白云岩和白云岩为特征。在石门寨奥陶系亮甲山剖面,马家沟组自下而上识别出四类碳酸盐岩:含白云石泥晶灰岩（类型I）、细-粉晶白云岩（类型II）、“麦粒状”细-粉晶白云岩（类型III）和钙质泥晶白云岩（类型IV）。类型I主要由泥晶方解石构成,含三叶虫和介形类生物碎片,少量自形的粉晶白云石呈“漂浮状”分布于压溶缝合线内,基质中少见。岩相学和地球化学特征表明此类白云石形成于埋藏成岩期压溶作用之后,压溶缝为云化流体提供通道,压溶缝内泥质组分的成岩转化可能为白云化作用提供了部分镁离子来源;类型II白云岩主要由自形、半自形不等粒粉晶-细晶白云石构成,白云石普遍具有“雾心亮边”,在背散射和阴极发光照片中白云石可见清晰的多圈亮、暗相间环带。环带和带间主量元素的差异表明白云石经历了埋藏成岩期多期成岩流体的改造;类型III白云岩中白云石呈单向延伸的“米粒”或“麦粒”状,粉晶为主,晶体长轴方向具有垂直结晶轴c的特点,白云石具富铁、贫锰、锶的特点,长、短对角线上钙、镁离子的微小差异以及阴极发光特征表明此类白云石也经历了埋藏成岩期的改造,成岩流体使白云石发生微溶作用可能是导致白云石晶体单向延伸且光学性质固定取向的主要原因;类型IV为钙质泥晶球粒白云岩,含石膏假晶,白云石多为微晶和微亮晶,球粒也多由微晶白云石构成,溶孔发育,但全被亮晶贫铁方解石充填,此类岩石的白云化作用发生得很早,可能形成于潮上带澙湖或潮坪环境。综上所述,研究区马家沟组碳酸盐岩具有经历了不同类型及多期白云化作用的特点。自剖面底部向顶部,白云石的有序度由0.8降至0.47,而去云化作用则呈现逐渐增强的趋势。     

东濮凹陷新生代的热历史

东濮凹陷是渤海湾盆地南缘极具油气开采潜力的凹陷,本文揭示该凹陷新生代埋藏史、热史及烃源岩演化史.利用凹陷各构造单元18口井的镜质体反射率数据,恢复其埋藏史、热史.结果显示,东濮凹陷经历“一升两降”的构造沉降,并具有“马鞍型”的热演化特征.自沙四段沉积开始至沙三段,地温梯度逐渐增加,在沙三段沉积末期达到最大,为45.2℃～48℃/km.自沙二段沉积开始至今,地温梯度总体逐渐降低,仅在东营组沉积时期出现微弱回升,现今地温梯度为30℃～ 34℃/km.以埋藏史和热史为基础,结合构造及有机地球化学资料,对东濮凹陷18口井烃源岩演化史进行模拟.结果表明,烃源岩热演化受东营组沉积时期的古地温控制,3套烃源岩成熟度均在27Ma(东营组沉积时期)达到最大.     

Very hot,very shallow hydrothermal dolomitization: An example from the Maritime Alps (north‐west Italy–south‐east France)

In the Maritime Alps (north‐west Italy – south‐east France), the Middle Triassic–lowermost Cretaceous platform carbonates of the Provençal Domain locally show an intense dolomitization. Dolomitized bodies, irregularly shaped and variable in size from some metres to hundreds of metres, are associated with tabular bodies of dolomite‐cemented breccias, cutting the bedding at a high angle, and networks of dolomite veins. Field and petrographic observations indicate that dolomitization was a polyphase process, in which episodes of hydrofracturing and host‐rock dissolution, related to episodic expulsion of overpressured fluids through faults and fracture systems, were associated with phases of host‐rock dolomitization and void cementation. Fluid inclusion analysis indicates that dolomitizing fluids were relatively hot (170 to 260°C). The case study represents an outstanding example of a fossil hydrothermal system, which significantly contributes to the knowledge of such dolomitization systems in continental margin settings. The unusually favourable stratigraphic framework allows precise constraint of the timing of dolomitization (earliest Cretaceous) and, consequently, direct evaluation of the burial setting of dolomitization which, for the upper part of the dolomitized succession, was very shallow or even close to the surface. The described large‐scale hydrothermal system was probably related to deep‐rooted faults, and provides indirect evidence of a significant earliest Cretaceous fault activity in this part of the Alpine Tethys European palaeomargin.     

Patterns and rates of fluid flow during burial diagenesis of the Middle Jurassic Lincolnshire Limestone, eastern England

A phase of ferroan burial calcite from the Middle Jurassic Lincolnshire Limestone exhibits a systematic spatial arrangement of oxygen isotopic characteristics. Mean δ¹⁸O values of the ferroan calcites from each of 15 core and outcrop localities over a study area 25 × 25 km were obtained. These values show a marked depletion from west to east across the study area of approximately 3‰, such that the oxygen isotopic composition of the ferroan calcites can be contoured. The systematic change in oxygen isotopic composition across the study area is believed to have recorded the thermal gradient in the limestone during ferroan calcite precipitation. This thermal gradient can be partially attributed to approximately 200 m of differential burial of the Lincolnshire Limestone across the study area during the Chalk deposition, with a maximum burial of 550 m to the east of the area at this time. A component of up-dip fluid flow (from east to west) through the formation is required to generate the temperature enhancements above those predicted for conduction alone by simple differential burial. Using a finite-difference step computer program, rates of fluid flow during ferroan calcite precipitation are calculated to be approximately 25 m/year. This rate of fluid flow is considerably greater than rates usually predicted for buried sedimentary basins. The causes of such rapid, probably relatively short-lived flow-rates may be the sudden dewatering of adjacent shales, the release of overpressure within the formation of interest, seismic pumping, or fluid circulation round a supracrustal convective loop.