风尘石英在物源示踪和古气候研究中的应用

系统总结了近几十年来应用风尘石英的物理和化学特性(如粒度、形貌特征、电子自旋共振(ESR)信号强度、结晶度指数(CI)、含量和通量,以及δ~(18)O等)进行物源和古气候示踪等方面的研究进展,并分析了其中存在的问题。结果表明石英的这些指标具有稳定性,可以指示物源和古气候变化,对目前研究提出的问题和建议也对今后用风尘石英指示古气候变化的研究有重要的借鉴意义。     

南海西部表层沉积物黏土矿物的分布

对南海西部表层沉积物进行系统取样分析表明,该区黏土矿物总体以伊利石为主,平均含量超过50%,其次为蒙脱石、绿泥石和高岭石含量较低,伊利石和蒙脱石含量变化较大,两者呈负相关关系,而绿泥石和高岭石含量变化较小,两者呈正相关关系。根据黏土矿物组合及其分布特征,南海西部海域大致可以分为A、B、C、D四区,其中A区以高伊利石和低蒙脱石含量为特征,B区伊利石含量明显下降,蒙脱石含量增多,C区以较高蒙脱石含量和低绿泥石、高岭石含量为特征,D区为相对低伊利石,高蒙脱石、绿泥石和高岭石,且往东南方向蒙脱石含量增大,而伊利石含量下降。与邻区黏土矿物组合对比研究表明,高伊利石含量的A区物源,除来自华南大陆的珠江、韩江等大小河流外,可能有相当部分来自东北方向,包括台湾岛及台湾海峡等。越南岸外的陆坡区细粒沉积物与陆架区有明显的继承性,表明其物源主要来自中南半岛,而红河物源对陆坡及深海盆的影响相对较小。南部陆架-陆坡区的物源主要有湄公河和加里曼丹岛,但两者的混合明显。因此,从区域分布来看,来自台湾海峡的细粒沉积物对南海深海盆影响最大,这可能主要是有由于表层环流所致。     

琼东南盆地深水区中央峡谷黄流组物源特征

物源分析作为岩相-古地理研究的前提和基础,物源体系决定了砂体的展布和储集性能。为明确中央峡谷体系黄流组储集体展布规律及下一步勘探方向,本文应用中央峡谷最新钻井资料,采用重矿物组合、锆石U-Pb测年等分析方法,结合地震反射特征,对中央峡谷黄流组物源体系特征进行分析。地震反射特征表明来自海南隆起和昆嵩隆起物源的三角洲体系,通过二次搬运沉积了陆架斜坡区和盆底的低位海底扇,为中央峡谷的沉积充填提供了充足的粗碎屑沉积物;新钻井黄流组样品中重矿物组合以白钛矿、石榴石、磁铁矿含量较高为主要特征,与莺歌海盆地受蓝江物源影响和琼东南盆地受丽水-秋滨河物源影响的地层重矿物组合相似;锆石U-Pb测年分析表明,中央峡谷黄流组地层中样品年龄图谱具有30~2 000Ma变化范围,与莺歌海盆地受昆嵩隆起物源影响的钻井以及越南现代河流采集的沙样具有非常一致的年龄段和丰度。综上所述,中央峡谷受多物源的影响,越南昆嵩隆起为主的琼东南盆地西部物源体系,是琼东南盆地乐东凹陷晚中新世深水扇以及中央峡谷粗碎屑物质的主要沉积物供给来源区。     

黄河沉积物向渤海湾扩散的沉积地球化学示踪

使用ICP-AES和ICP-MS对渤海中部118°54′E左右南北向断面的表层沉积物中53种常、微量及稀土元素进行了测试,研究了其含量变化和分布特征,并进行了物质组成分析。研究表明:该区沉积物以B94站为界,南北差异明显,南部区域沉积物以黏土质粉砂为主,富集Al2O3,CaO,Fe2O3,MgO,MnO,P2O5和TiO等常量元素以及绝大多数的微量元素和稀土元素等与细颗粒黏土矿物相关的元素;北部区域沉积物以粉砂-砂为主,富集SiO2,K2O和Na2O等常量元素以及Zr,Ba,Sr,Sb和Hf等微量元素,稀土元素相对亏损。物源对比表明南部沉积物具有黄河来源沉积物特点,北部沉积物具有滦河来源特点,两者的分界大致在38°42′N附近。河口动力过程、渤海环流是影响该区沉积物扩散的主要因素。     

榆树林油田扶杨油层沉积岩地球化学特征及地质意义

三肇凹陷榆树林油田扶杨油层中泥岩、粉砂岩和砂岩样品主量元素和微量元素地球化学分析表明,多数主量元素含量中等,与全球平均大陆上地壳(UCC)相比,Fe_2O_3、MgO、CaO、Na_2O含量较低,而TiO_2、Al_2O_3、K_2O、MnO含量均略高;样品中的相容元素(V、Cr、Co、Ni等)含量均低于澳大利亚后太古宙页岩(PAAS)和UCC;稀土元素总量为102×10~(-6)~276×10~(-6),平均为188×10~(-6),与PAAS表现出相似的球粒陨石标准化曲线,显示了相似的物源和构造背景。元素间的相关性分析显示大部分元素与SiO_2负相关而与Al_2O_3正相关,说明大部分元素受到黏土矿物吸附作用的影响,石英与长石矿物对这些元素表现出一定的稀释效应。根据主元素物源判别方程图和Th-Hf-Co图投影及La/Hf、(Gd/Yb)N值,扶杨油层物源主要来自后太古宙长英质火山岩,可能卷入了部分再循环沉积岩。通过一系列的构造背景判别图解分析,表明扶杨油层沉积时以大陆岛弧环境为主。在对油层组进行了纵向古气候分析后,认为FI油层组沉积时处于一个构造活动强、干旱的环境中,所形成的沉积岩储层物性更好,是油气勘探开发的重点层位。     

中国东部陆架表层沉积物粒度特征及其沉积环境浅析

对取自中国东部陆架海的209个表层沉积物样品进行了粒度分析及沉积物类型划分,探讨细颗粒沉积区分布格局与物源和环流体系的关系。结果表明,研究区底质类型主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、砂质泥、粉砂和泥,个别站位含砾石。表层沉积物以粗颗粒砂质沉积为主,其主要分布在东海中北部、苏北浅滩、北黄海北部,其粒度特征主要为:平均粒径2～4Φ,分选差(分选系数>2),偏态极正偏(2～2.80),峰态很宽至宽(1.60～3.50);细颗粒泥质沉积主要分布在浙江沿岸至长江口外、苏北老黄河口外、南黄海中部、北黄海西南部及黄河口外的渤海海域,其粒度特征主要为:平均粒径6～7Φ,分选差至较差(分选系数1～2.5),偏态负偏(-1.50～-0.33)至近于对称(-0.33～+0.33),峰态很宽(>2.75)。从环流的流向与路径及邻近的河流物源角度,初步探讨了河流输入物质及环流体系对细颗粒沉积物沉积分布格局的影响,并初步推断了细颗粒沉积物的物源及基本输移路径。     

青岛近岸海域表层沉积物重矿物分布及物源

对青岛近岸海域127个表层沉积物样品和周边入海河流22个表层沉积物样品重矿物分析,系统地研究了重矿物分布特征和物质来源。结果表明,研究区矿物组合为普通角闪石-绿帘石-黑云母-褐铁矿-自生黄铁矿,可划分为3个矿物分区。田横岛-千里岩岛矿物区(Ⅰ区)矿物组合为普通角闪石-绿帘石-褐铁矿-黑云母-阳起石,物源主要来自五龙河等沿岸河流,黄河物质也有贡献;崂山头东部矿物区(Ⅱ区)矿物组合为普通角闪石-绿帘石-褐铁矿-石榴子石,物源以残留沉积和沿岸侵蚀物为主;海阳-乳山近岸矿物区(Ⅲ区)矿物组合为普通角闪石-自生黄铁矿-黑云母-水黑云母-绿帘石-褐铁矿,沉积物受黄河影响显著,沿岸河流和岛屿侵蚀物也有影响。     

Transient sediment supply in a high‐altitude Alpine environment evidenced through a 10Be budget of the Etages catchment (French Western Alps)

Although beryllium‐10 (¹⁰Be) concentrations in stream sediments provide useful synoptic views of catchment‐wide erosion rates, little is known on the relative contributions of different sediment supply mechanisms to the acquisition of their initial signature in the headwaters. Here we address this issue by conducting a ¹⁰Be‐budget of detrital materials that characterize the morphogenetic domains representative of high‐altitude environments of the European Alps. We focus on the Etages catchment, located in the Ecrins‐Pelvoux massif (southeast France), and illustrate how in situ ¹⁰Be concentrations can be used for tracing the origin of the sand fraction from the bedload in the trunk stream. The landscape of the Etages catchment is characterized by a geomorphic transient state, high topographic gradients, and a large variety of modern geomorphic domains ranging from glacial environments to scarcely vegetated alluvial plains. Beryllium‐10 concentrations measured in the Etages catchment vary from ~1 × 10⁴ to 4.5 × 10⁵ atoms per gram quartz, while displaying consistent ¹⁰Be signatures within each representative morphogenetic unit. We show that the basic requirements for inferring catchment‐wide denudation from ¹⁰Be concentration measurements are not satisfied in this small, dynamic catchment. However, the distinct ¹⁰Be signature observed for the geomorphic domains can be used as a tracer. We suggest that a terrestrial cosmogenic nuclide (TCN) budget approach provides a valuable tool for the tracing of material origin in basins where the ‘let nature do the averaging’ principles may be violated. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

石榴石微量元素地球化学及其在沉积物源分析中的应用

石榴石是沉积物中常见的重矿物,其可来源于多种岩石,而且不同类型母岩中石榴石具有多样的地球化学组成,因此碎屑石榴石的地球化学分析在沉积物源研究中应用广泛。通过电子探针分析可以容易地获得单颗粒碎屑石榴石的主量元素地球化学组成,可借此探讨其母岩类型,但也存在一定的局限性,比如中酸性火成岩和部分变沉积岩来源的石榴石通常都具有高Fe、Mn的特征,不易于区分。本文系统地收集了不同岩石类型的石榴石微量元素数据,尝试利用微量元素地球化学的差异性对碎屑石榴石物源分析进行补充。最终得出以下结论:(1)石榴石的稀土元素(REE)组成与钇(Y)元素指标可区分中酸性火成岩和变沉积岩来源的碎屑石榴石;(2)基性岩(橄榄岩、辉石岩)及所对应的变基性岩石(榴辉岩)中石榴石的微量元素地球化学组成相近,但部分橄榄岩来源的石榴石在镨/钬(Pr_N/Ho_N)值和重稀土总量(ΣHREE含量)上与辉石岩和榴辉岩的有显著差别,这一特点可运用于以基性岩母岩为主的碎屑沉积物源研究中;(3)夕卡岩中的石榴石在主量元素地球化学组成上表现为高度一致的高Ca特征,而稀土元素组成具有两种典型的分配模式,岩浆型(指示富铁、氧化环境)与热液型(指示富铝、还原环境)。综上所述,石榴石微量元素地球化学可以有效地运用于沉积物源分析研究中,是其主量元素物源分析方法的重要补充。     

Provenance of the Langjiexue Group to the south of the Yarlung-Tsangpo Suture Zone in southeastern Tibet: Insights on the evolution of the Neo-Tethys Ocean in the Late Triassic

ABSTRACT

The Upper Triassic Langjiexue Group, which lies immediately south of the Yarlung-Tsangpo Suture Zone in the Shannan area of southeastern Tibet, represents an important part of the Tethyan Himalayan Sequence (THS). Its provenance and palaeogeography have been the subject of debate. We present new data on petrographic composition, whole-rock geochemistry, and detrital zircon U–Pb geochronology to constrain the provenance of the Langjiexue Group. The dominance of quartz grains and felsic volcanic lithic fragments suggests that the sandstones are litho-quartzose. The trace element geochemical signatures (V–Ni–Th*10, Co/Th–La/Sc, Eu/Eu*–Th/Sc) suggest derivation from felsic igneous sources. The detrital zircon age spectra display three major peaks: a Meso-to-Neoproterozoic peak (1200–900 Ma, 7–18%), a Neoproterozoic-to-Late Cambrian peak (750–500 Ma, 32–65%), and a Late Carboniferous-to-Late Triassic peak (300–200 Ma, 11–33%). The maximum depositional age of early Carnian (236–235 Ma) is obtained by calculating weighted average ages of the youngest zircons (≤250 Ma). The youngest age cluster (300–200 Ma) is incompatible with sources from neighbouring terranes, including the South Qiangtang terrane, Lhasa terrane, THS, and Higher Himalayan Crystalline. Correlations of the Permian–Triassic zircons with those of time-equivalent strata in northwest Australia, west Burma, and the Banda Arc unveil a potential connection to the Tasmanides along the convergent margin of eastern Australia. The New England Orogen (300–230 Ma) could have supplied the Langjiexue Group with magmatic materials via continent-scale drainage systems or a submarine fan complex. This scenario provides a new perspective into the transport of detritus from distal orogens to sedimentary basins thousands of kilometres away.