渭河盆地连续的河湖相-风尘沉积序列是研究东亚季风演化和区域水系形成演化的良好材料,但晚上新世以来盆地沉积记录显著变化的过程与机制仍存不明确。通过对渭河盆地东部沉降中心获取的1386m连续沉积岩心(WB1孔)开展不同沉积层位石英颗粒表面微形态特征的扫描电镜分析,结果表明自晚上新世以来盆地经历了四个显著的沉积环境演化阶段:(1) WB1孔底部(1386-880m)游河组中石英颗粒表面普遍发育大量硅质沉淀,反映盆地上新世处于湖泊静水沉积环境;(2) 下部三门组(880-380m)石英表面平行解理面显著增多,指示早更新世盆地水动力条件有所增强;(3) 上部秦川群(380-60m)石英表面平行解理面特别发育并伴有中-大贝壳状断口等特征,表明其经历了强水动力搬运过程,为三角洲前缘亚相水下分流河道沉积;(4) 顶部60米沉积的石英表面出现新月形撞击坑、碟形坑等典型风成环境特征结构,揭示该阶段转变为风成为主的沉积环境。WB1孔沉积中石英颗粒表面微形貌特征灵敏地记录了晚上新世以来渭河盆地沉积环境由浅湖-滨湖向三角洲体系逐步演化的完整过程,并在中更新世晚期最终演变为以风尘堆积为主的沉积环境。渭河盆地多阶段沉积环境演变过程主要受东亚夏季风长期演化驱动下区域渭河-黄河水系逐步贯通的重要影响。
【目的】研究黔南坳陷下寒武统牛蹄塘组沉积古环境特征,分析有机质富集机制,支撑该区页岩气勘探开发。【方法】以贵都地1井岩心和测试分析资料为基础,开展牛蹄塘组矿物组成、岩相特征和地球化学特征分析,研究沉积作用方式和氧化还原条件、古生产力、陆源碎屑输入、水体滞留程度等古海洋环境特征,探讨牛蹄塘组沉积演化过程与有机质富集机制。【结果】结果表明,牛一段发育富有机质硅质页岩、富有机质含粉砂硅质页岩、含有机质混合质页岩,以泥质悬浮沉积、硅质生物沉积为主;牛二段发育贫有机质黏土质页岩,以泥质絮凝沉积为主;牛三段发育含有机质钙质混合质页岩,以钙质化学沉积和泥质絮凝沉积为主。【结论】研究区牛蹄塘组沉积时期古海洋环境和有机质富集呈现出明显的阶段性。牛一段沉积时期,受控于快速海侵作用形成的高生产力水平、强还原条件的古海洋环境,有机质大量富集;牛二段沉积时期,受氧化环境和高陆源碎屑供给的稀释作用共同影响,有机碳含量低;牛三段沉积时期,推测受水下古隆起的影响,强滞留环境促进碳酸盐矿物沉积和有机质较富集。研究成果可为黔南坳陷牛蹄塘组页岩气资源潜力评价提供参考。
沉积岩薄片中矿物组成与结构特征的准确识别,是物源分析、沉积环境重建和储层评价的重要基础。传统偏光显微镜人工鉴定方法可靠性较高,但存在效率低、主观性强和标准化程度不足等问题,难以满足数据驱动沉积学研究对定量化和可重复分析的需求。围绕沉积岩岩石矿物智能识别的发展历程与技术演进,本研究系统梳理了传统图像处理、机器学习和深度学习方法在岩石薄片图像分析中的应用进展,重点总结了卷积神经网络和视觉Transformer在分类、检测与分割任务中的应用特点及其对沉积学特征识别的适配方式。进一步归纳了弱监督、半监督和无监督学习在降低标注依赖方面的作用,以及生成式模型在数据扩展、类别均衡和稀缺样本补充中的应用潜力;同时分析了视觉大模型、语言大模型和多模态框架在融合地质知识、提升模型泛化能力和增强解释一致性方面的发展趋势。总体而言,岩石矿物智能识别正由单一模型应用向低标注学习、生成式模型与多模态大模型融合的综合分析范式转变。未来应加强标准化岩石薄片数据集建设、地质先验知识引入、模型跨域适配和可解释性评价,构建具有高泛化能力与地质解释一致性的沉积岩智能分析体系,为沉积学研究提供高效、可靠的技术支撑。
【目的】活动大陆边缘弧前盆地能够较好保存邻近岩浆弧构造、岩浆和变质演化的重要沉积记录。扬子陆块西北缘碧口地区发育保存较好的新元古代弧前盆地沉积序列——横丹群,但其对邻区岩浆弧相关构造—岩浆过程的响应仍缺乏直接约束。【方法】对横丹群下部白杨组和中上部秧田坝组沉积岩中的碎屑磷灰石开展原位U-Pb定年和微量元素分析,并结合磷灰石成因类型判别,以揭示其物源组成变化及对扬子陆块西北缘新元古代俯冲增生演化过程的响应。【结果】横丹群碎屑磷灰石年龄总体以新元古代为主,白杨组和秧田坝组的主要峰值年龄分别为约810 Ma和770 Ma。其中白杨组含有相对更多的古元古代—中元古代碎屑组分,指示其沉积时期古老基底物质的贡献较大。基于磷灰石微量元素特征及SVM分类结果,横丹群碎屑磷灰石以I型花岗岩类及镁铁质火成岩(IM)为主,其年龄主要集中于740~860 Ma,对应区域新元古代弧岩浆活动。高级变质型(HM)磷灰石年龄峰值集中于800~900 Ma,可能记录了弧陆汇聚过程中区域高级变质基底的剥露与输入。低—中级变质岩及交代岩型(LM)磷灰石表现出两组年龄,分别为800~1000 Ma和600~700 Ma,前者可能与新元古代早期持续俯冲背景下的低—中级变质作用有关,后者则可能记录了新元古代晚期板内岩浆热事件的影响。IM型碎屑磷灰石年龄峰值由白杨组的约810 Ma年轻化至秧田坝组的约770 Ma,结合其Sr/Mn和Sr/Y随年龄的变化特征,表明横丹群沉积期间盆地物源区由相对分散逐步转向以年轻弧岩浆物质为主,同时反映岩浆弧由新生弧岩浆体系向较成熟的大陆弧岩浆体系演化。【结论】综合碎屑磷灰石U-Pb年代学和微量元素特征,横丹群主体沉积更可能形成于扬子陆块西北缘新元古代长期俯冲增生背景下活动陆缘弧前盆地发育晚期,或向后期伸展构造转换的早期阶段,其最大沉积年龄应接近720 Ma,沉积后又受到新元古代晚期区域热事件的叠加改造。
摘 要 【目的】四川盆地绵阳—广安台洼上二叠统长兴组发育了一套深埋的灰岩储层。厘清其沉积—成岩演化过程,以期为四川盆地深层碳酸盐岩勘探提供新的地质依据。【方法】利用岩心和钻井资料,开展绵阳—广安台洼长兴组含礁/滩灰岩储层的岩石学和地球化学研究。【结果】研究区储层发育在长二段,可识别出海绵骨架灰岩/云质灰岩/灰质云岩、有孔虫/棘皮生屑灰岩、泥晶颗粒灰岩以及颗粒泥晶灰岩等岩相,分别指示生物礁、生屑滩和滩间的沉积环境。其中,沿?类有孔虫壳壁的选择性溶蚀是孔隙形成的主要原因,发生于短期暴露条件下的大气淡水淋滤环境。在δ13C 组成上,各岩相方解石与同期海水具有一致性,反映其形成于早期海水介导的成岩环境。方解石δ1?O 与样品白云石含量,以及白云石发育位置与海平面下降都呈现相关性,反映在海平面下降阶段经历了蒸发增强环境下的准同生期云化改造。这些灰岩储层在印度期逐渐演化为相对封闭的成岩体系。综合沉积和成岩作用,划分三类沉积-成岩综合相,即FA1、FA2和FA3,其中FA2为最有利的灰岩储层类型。【结论】深埋背景下灰岩有效储层的形成,是海平面波动约束下的沉积—早期成岩协同作用结果。因此,“沉积–成岩综合相”是预测深埋灰岩优质储层的关键。
目的Girvanella(葛万菌)是一种常见于寒武系碳酸盐岩中的蓝细菌化石,它对许多微生物岩的形成起到了极其重要的作用。尽管人们目前对于钙化Girvanella及其钙化机制有了较为深入的认识,然而, 关于对铁矿化Girvanella及其铁矿化机制的理解仍然比较模糊。方法本文通过沉积学、矿物学和地球化学的综合研究,探讨了河南卫辉地区寒武系苗岭统馒头组三段中铁质微生物岩中Girvanella的结构特征及其铁矿化作用。结果研究结果表明,研究区铁质微生物岩的纹层或凝块均由密集分布的Girvanella组成。Girvanella管芯由亮晶方解石晶体组成,而Girvanella管壁由大量直径0.1-0.5μm、杂乱分布的片状赤铁矿晶体组成。结论Girvanella通过二氧化碳浓缩机制,在其周围产生大量阴离子,吸附阳离子Fe3+和Al、Ca 、Mg和Si在其胞外聚合物(EPS)上成核,从而形成了隐晶质的赤铁矿。这种微生物成因的赤铁矿在矿物形态及元素组成上比化学沉淀形成的赤铁矿明显要复杂一些。Girvanella铁矿化作用形成的隐晶质赤铁矿和化学沉淀形成的自形晶体鲕绿泥石在铁质微生物岩中的共同发育表明,蓝细菌微生物席(膜)内存在一个氧化还原梯度的波动和含铁矿物的相变,也存在三价铁与二价铁矿物的共存。
【目的】四川盆地中部合川-潼南区块二叠系茅口组二段白云岩层段钻获多口高产井,勘探前景大,但储层特征及成因不明制约有利储层预测。【方法】基于岩心、薄片观察,结合碳氧同位素、稀土元素及碳酸盐 U-Pb 定年等手段,对该段白云岩成因及储层主控因素开展系统研究。【结果】区内茅二段主要发育含生屑泥晶灰岩、泥晶生屑灰岩、白云质灰岩、晶粒白云岩四种岩石类型,其中晶粒白云岩为主要储集岩;储集空间以溶蚀孔洞为主,含晶间溶孔与溶蚀缝。茅二段白云岩形成于准同生-浅埋藏期,早期基质白云石和晚期鞍状白云石形成时间分别为262±16Ma、259.1±4.7Ma,由滩间局限环境内的高Mg/Ca比海水渗透回流至多孔滩相沉积物中引发白云石化而成。【结论】储层受沉积相、早期白云石化作用和与构造裂缝作用相关的埋藏热液溶蚀作用控制,古地貌高部位的高能颗粒滩相是储层发育的物质基础;准同生-浅埋藏期白云石化作用为早期孔隙的继承和中深埋藏期的改造创造了条件;与峨眉地裂运动相关的热液溶蚀作用导致非均质溶蚀孔洞发育,是储层形成的关键。
【目的】黔东北地区大塘坡组的沉积环境演化与有机质富集机制缺乏系统性研究。本研究旨在通过高分辨率地球化学分析,揭示沉积环境演化序列,阐明有机质富集的主控因素。【方法】对黔东北地区KZ8井大塘坡组43件岩心样品进行了系统的TOC及主微量元素地球化学分析,样品涵盖Ⅰ段(锰碳酸盐岩与含锰页岩)、Ⅱ段(黑色页岩)和Ⅲ段(灰色页岩)。【结果】研究揭示了大塘坡组Ⅰ段沉积于气候有限回暖背景下,中?强局限盆地中铁化与硫化还原条件的高频交替,并伴有显著热液活动与间歇性海侵。锰碳酸盐岩期较高的TOC主要受热液与海水输入驱动的高生产力控制;而含锰页岩期生产力因营养供给受限有所下降,但其TOC在硫化保存条件下未显著降低。此外Ⅰ段有机质在锰矿形成过程中部分被消耗。大塘坡组Ⅱ段沉积于温暖气候下的强局限环境,以持续硫化还原和高陆源输入为特征,增强的陆源营养输入维持的生产力与强局限硫化水体优越保存条件的高效耦合,使其TOC含量达到峰值;大塘坡组Ⅲ段则因生产力衰竭及水体完全氧化导致TOC含量低。【结论】本研究明确了该区域“生产力?保存条件”协同控制下有机质富集机制随环境演化的规律,为区域页岩气勘探提供了直接依据。本研究认识基于单井数据,其区域代表性有待更多钻孔验证,且各环境要素对TOC的定量贡献尚未精确厘定,未来需建立更具普适性的富集模型。
细粒沉积与传统非细粒沉积在动力学机制上存在显著差异,有必要突破定性描述,梳理针对细粒物质的定量化动力学模型。文章结合作者的模型计算成果,从微观絮凝过程、沉积体级别的黏性特征到盆地尺度的多沉积过程三个层次,对细粒沉积的数值建模方法、核心公式及其含义进行了系统综述。微观层面,以絮团均值粒径模型为代表,解析了Winterwerp絮凝动力学公式与分形维度的影响,阐明絮团在碰撞—聚并—破碎平衡下的粒径演化过程;沉积体层面,通过Delft3D模型模拟结果说明其通过显式区分黏性与非黏性沉积物,应用Partheniades-Krone侵蚀沉积模型及盐度制约下的沉降速度,能够较好再现絮凝对三角洲沉积格局的控制作用;盆地尺度,以Dionisos(Diffusion)、Badlands(Stream Power)和Lecode(Marker in cell)不同模拟方法代表,评估其对于细粒物质模拟的适用性,区分细粒和粗粒沉积物的参数设置方法,揭示悬浮沉降、异重流、泥流、坡面过程与河流等不同细粒沉积过程的空间展布规律。本研究不仅深化了对细粒沉积动力学本质的认识,也为提升数值模拟在细粒沉积研究中的适应性提供了展望和建议。
摘要 【目的】甘油二烷基甘油四醚(GDGTs)化学稳定性强可以长期保存在自然条件下,其组成和分布特征对环境条件存在系统性响应,近年来被广泛用于古环境和古高度重建研究。青藏高原东南缘地形复杂、气候多变,基于单一盆地建立的温度和pH校准方程在区域尺度上的适用性仍存在较大不确定性。因此,有必要在青藏高原东南缘开展多盆地现代过程brGDGTs分布特征及其对温度和pH响应的研究,构建可靠的区域校准方程,为应用沉积物brGDGTs准确定量重建区域古温度和古高度提供现代过程约束。【方法】本研究采集了青藏高原东南缘玛曲、甘南、若尔盖、松潘、囊谦、类乌齐、贡觉、芒康、稻城9个盆地共56份表土样品,对其brGDGTs进行系统分析,结合气象站器测年均气温(MAAT)、年均降雨量(MAP)以及实测的pH数据,利用Pearson相关分析对已发表代用指标进行对比评估,通过逐步回归方法构建了区域温度与pH校准方程。【结果】研究区表土brGDGTs以Ia、IIa和IIIa为主,5甲基-brGDGTs占比最高。基于逐步回归建立的区域MAAT校准模型在低温区间(约-4°C~4°C)内具有较高的重建精度。基于青藏高原表土样品建立的指标CBT''与实测pH的相关性最高。【结论】青藏高原东南缘表土brGDGTs的组成与分布受温度和pH共同控制,全球或区域尺度的校准方程无法直接应用于该环境。新建立的区域性温度与pH校准方程在高海拔、寒冷环境下具有更好的适用性,研究结果为开发利用沉积物brGDGTs定量重建青藏高原古温度和古高度演化历史提供了关键科学约束。
为了深入研究远源型浅水辫状河三角洲发育过程和沉积模式,基于现代沉积水动力条件,设计水动力数值模拟的初始模型和边界条件,再现远源型浅水辫状河三角洲的发育过程,分析沉积厚度和水流流速特征,对比分析沉积正演模拟结果和现代沉积实例,讨论不同级次的分支河道对浅水辫状河三角洲朵叶增生的控制作用,总结基于分支河道分级的远源型浅水辫状河三角洲沉积模式。结果表明:1)一个完整的洪水-间洪周期内,废弃的一级分支河道、次级分支河道和朵叶体是三角洲沉积厚度增加的主要场所;2)与次级分支河道相比,一级分支河道具有“流速快、废弃慢、数量少、延伸长、改道频繁、下切程度高、内部沉积慢、废弃沉积厚”的特点,一级分支河道的洪水期改道方向控制朵叶体的发育位置和方向,次级分支河道数量和延伸距离影响着朵叶体的增生规模;3)温暖潮湿的气候条件下洪水期水动力较强,易形成大规模的平面连通、纵向切叠的带状分支河道-朵叶增生体复合砂体;干旱气候条件下
【目的】秦岭北麓地处我国南北地貌单元的过渡地带,是衔接黄土高原与秦岭造山带的关键区域。在该区域开展河流沉积物磁性特征研究,对理解区域环境演化过程与沉积响应机制、探讨流域环境变化规律具有重要的科学价值和理论意义。【方法】本研究以秦岭北麓霸王河下游河漫滩沉积剖面作为研究对象,通过系统的环境磁学分析,结合主成分分析(PCA),探讨了不同沉积阶段的磁性特征和主导机制。【结果】剖面沉积特征以124cm处为界呈显著分异,且磁性整体偏弱。剖面下部阶段Ⅰ(308-124cm)沉积物磁性较弱,磁性矿物主要包含赤铁矿、菱铁矿以及少量磁铁矿;磁性矿物粒径向下逐渐粗化至多畴(MD)颗粒。阶段Ⅱ(124-24cm)沉积物磁性显著增强,以小颗粒的假单畴(PSD)磁铁矿、磁赤铁矿为主,同时含有少量赤铁矿。PCA结果进一步证实了剖面的分层特征:亚铁磁性矿物含量与磁性颗粒粒径两大主成分累计贡献率高达89%;亚铁磁性矿物磁铁矿含量变化是剖面不同沉积阶段磁性差异的主导因素。【结论】阶段Ⅰ沉积物长期处于水下还原环境,使得大量磁铁矿在早期成岩作用影响下被溶解;阶段Ⅱ沉积物处于氧化环境中,磁性特征受到水动力分选和弱成壤作用共同影响。本文深化了对沉积物成岩作用影响因素的认识,为解析沉积环境变化与渭河流域气候环境变化的特征提供重要参考资料。
【目的】辫状河三角洲是重要的油气储集体类型之一,国内外学者围绕其沉积过程、演化特征及控制因素已开展了大量研究,但对于关键边界条件如何定量控制陆相辫状河三角洲的生长演化及成因砂体特征,仍需进一步探讨。【方法】 采用Delft3D沉积数值模拟软件,设计了针对入湖流量、盆地坡度、沉积物总浓度、砂泥比及湖平面变化共5类关键边界条件的单因素对比实验,通过定量提取指标,系统分析不同参数条件下的沉积特征差异。【结果】 (1)入湖流量与三角洲面积及砂体规模呈显著正相关,流量越大,分流河道分汊越活跃,分流砂坝数量增多且顶部串沟较为发育;(2)地形坡度主要控制沉积物的平面与垂向分配,坡度增大使三角洲由宽缓型转为窄厚型,抑制侧向分汊,导致分流砂坝数量减少但厚度增大;(3)沉积物总浓度升高在模拟演化中后期加速了三角洲前缘的快速扩展,但较高浓度条件下前缘沉积加快,易导致分流河道淤堵与废弃,使河道分叉次数减少、数量降低;(4)砂泥比降低会促进细粒沉积物向远端输运,导致顺物源延伸长度增加,且河道形态更趋于发散;(5)湖平面下降引发快速进积,形成面积较大且河道下切较深、串沟较为发育的沉积体,而湖平面上升则导致垂向加积与平面萎缩。【结论】 强水动力与湖平面下降环境有利于形成经串沟连通的优势砂体;陡坡与高浓度背景倾向于形成厚度大且沿物源方向延展性较好的砂体。实验结果可为陆相盆地辫状河三角洲储层预测提供了理论依据。
摘要:【目的】鄂尔多斯盆地北部山西组致密砂岩气是盆地的重要产层之一,但山西组不同层段砂体的垂向叠置关系和横向分布差异大,给开发井的部署和建产区的优选带来挑战。【方法】本次通过剖面实测和无人机倾斜摄影建模,建立山西组数字剖面。在岩相划分和层次界面识别的基础上,进行砂体构型识别。研究不同构型砂体的叠置关系和分布规律。【结果】研究结果表明:①山西组为三角洲平原沉积,砂体主要为辫状河道沉积微相。温暖潮湿气候条件下植物发育,决口不明显,取而代之的是漫溢。②砂体构型主要有四种类型,分别是纵坝、横坝、下切河道和层状砂。③自下而上山西组砂体构型为下部纵坝与层状砂复合,中部横坝,上部下切河道。【结论】研究区河道砂体构型的有序变化是北部索伦洋逐渐关闭、盆地北部构造隆升的响应。构造隆升导致分流河道从早期的宽浅型过渡为中期的宽深型,最终变为窄深型下切河道。研究揭示了构造—气候协同控制下河道演化—构型分异—储层非均质性的响应机制,为盆地东北部山西组储层研究提供了新视角。
【意义】泡沫绵层白云岩在我国两大油气盆地中广泛分布,与微生物岩关系密切,是重要的储层岩石类型之一,对沉积学研究及碳酸盐岩油气勘探具有重要意义。【进展】已有的泡沫绵层白云岩研究主要关注岩石、矿物学特征,然而其形成机制及控制因素目前缺乏系统研究,亟待厘清。在大量调研国内外文献的基础上,结合研究团队的已有认识,系统梳理了泡沫绵层白云岩的发育特征及岩性组合序列,对比分析两个地区各层系泡沫绵层白云岩的地化特征、储层特征,总结分析其成因机制。【展望】在此研究基础上,提出了当前泡沫绵层白云岩存在的问题及下步的研究方向,为推动其深入研究和增强对古海洋环境的认识提供新的思路,并为油气资源勘探提供理论指导。
【目的】三叠纪末大灭绝(~201.5 Ma)是显生宙五大灭绝事件之一,期间海洋生物呈现两幕式灭绝特征。中大西洋火成岩省(CAMP)火山活动及其引发的快速碳排放被认为是主要驱动机制。然而,目前CAMP活动与两幕灭绝的时空关联仍存在争议。【方法】本研究基于英国克利夫兰盆地Dove’s Nest岩芯的沉积汞(Hg)记录,结合汞-碳排放模型定量评估CAMP火山活动的脱气过程,并利用K/Al比值作为风化作用指标,探讨火山活动与幕式生物灭绝的耦合关系。【结果】Dove’s Nest岩芯中出现两期汞富集,其中第一期出现在瑞替阶Cotham段底部,是区域信号;另一期则从瑞替阶Cotham段顶部持续到Langport段,与第一幕灭绝同步,略早于第二幕灭绝,该期富集在全球其他经典海陆剖面均有记录。【结论】瑞替期晚期全球海陆剖面普遍出现的沉积汞富集暗示了CAMP的大规模活动,且首先通过促进海表升温或释放有毒物质直接导致区域生物多样性下降,触发海洋生物第一幕灭绝;随后持续释放CO2引发全球快速增温并增强大陆风化,间接驱动海洋生物第二幕灭绝。本研究揭示了深时地球大火成岩省分阶段驱动生态环境崩溃与生物灭绝的现象,为理解现代全球变暖背景下海洋生态系统的复合响应提供了深时类比。
【研究目的】为了分析贵州北部务川?正安?道真(务正道)地区含铝岩系二叠系下统大竹园组(P1d)具有层序性、旋回性等基本沉积特征,建立沉积模式。【研究方法】基于沉积地质学中常用的地层学、岩石学、矿物学、地球化学、古地理学等方法,研究大竹园组层序地质、岩矿石类型、矿物共生组合、沉积盆地、沉积物源、沉积环境、沉积旋回等特征规律。【研究结果】大竹园组主要由黏土岩、铝质岩、铝土矿组成,反映了矿物组成、化学组分与沉积环境内在本质的变化特征;沉积盆地为半封闭海湾内的道真海湾、滨海湿地及近海平原,沉积物源为基底S1h铝硅酸盐岩;沉积环境古气候条件温暖湿润?炎热潮湿,化学风化强度中等?强烈,以富氧原始沉积与风氧化混合的半咸水为主;受晚石炭世-早二叠世全球性冈瓦纳冰期的影响,发生了2次左右的沉积旋回。【结论】大竹园组严格受基底C2h碳酸盐岩溶蚀洼地与S1h铝硅酸盐岩准平原化的控制,具有层序性、旋回性等基本沉积特征,其产出的铝土矿、锂矿属于沉积型;经历了风化剥蚀-搬运迁移、暴露淋滤-破碎簸选、叠加改造-后期改造等3个沉积阶段(沉积作用),具有同生、准同生、互叠加、再改造、差异成矿等典型沉积特征;根据以上特征规律综合研究,建立了贵州务正道地区二叠系下统大竹园组沉积模式。
摘要 【意义】陆相湖盆河控三角洲水下分流河道的成因机制长期存在争议,传统河流沉积动力学理论难以合理解释其形成过程与展布规律。本研究基于国内外最新研究进展,在基本概念梳理回顾的基础上,系统梳理了异重流沉积理论对水下三角洲沉积过程与沉积模式的启示,探讨了水下分流河道的成因机制。【进展】异重流源自三角洲前缘河口区,能够搬运陆源沉积物,经过前三角洲和浅湖到达深水沉积环境。目前深水异重流沉积研究已有突破性进展,但针对三角洲-浅湖异重流沉积记录的描述和解释仍较匮乏。异重流三角洲新概念将三角洲河口区与深水重力流沉积过程结合,揭示了异重流水道可作为连接三角洲与深水沉积的重要纽带。现代与古代异重流沉积实例揭示了三角洲前缘-浅湖或浅海沉积环境中可发育异重流水道。异重流可能为三角洲前缘水下分流河道形成提供关键动力。异重流水道的形成机理可能与超临界异重流(密度弗劳德数Frd超过临界值)侵蚀作用密切相关。【结论与展望】陆相湖盆三角洲水下分流河道并不是三角洲平原分流河道在水下自然延伸形成,而是受到了事件性的洪水异重流作用控制,这一认识对经典三角洲沉积模式提出了挑战,更重要的是揭示了洪水期间高密度异重流是控制三角洲沉积的一种关键地质营力。基于异重流动力学机制更新原有的解释模型,可以为陆相湖盆三角洲沉积模式研究提供新的理论框架和思路。未来需要将定量沉积物理模拟与古代沉积记录分析结合,深化三角洲前缘异重流沉积动力学机制研究,为陆相湖盆沉积学提供新的理论支撑。
【目的】铕(Eu)元素为一种变价稀土元素,可作为古海洋重建的指标。四川盆地中二叠统茅口组一段(以下简称茅一段)内Eu呈现负异常特征,但其成因尚不明确。【方法】通过野外剖面实测、岩心观察、薄片鉴定、主量元素、微量元素、微区碳氧同位素和稀土元素等分析,划分茅一段岩石类型,总结不同岩性的δEu负异常特征,在恢复茅一段古环境的基础上,建立茅一段含海泡石层系δEu负异常的成因模式。【结果】茅一段主要为泥岩-泥质灰岩-灰岩韵律层,泥岩和泥质灰岩中多赋存层状、透镜状海泡石,灰岩中多赋存星点状海泡石,三类岩石稀土元素配分曲线均呈现δEu负异常,且泥岩>泥质灰岩>灰岩;在凉水范围内,随着温度升高,Eu负异常增大,且纵向上Sr/Cu、87Sr/86Sr、δ13C、δ18O等古环境指标的变化趋势与δEu具有良好的同步性。根据古环境特征以及Eu3+在文石-黏土矿物-有机质中的分馏特征,建立δEu负异常的成因模式。茅一段含海泡石层系为凉水环境,古海水温度介于5~15℃。海水中Eu元素的主要与碳酸根络合,以[Eu](CO3)- 2存在,其释放的自由离子可替代Ca2+,并被海泡石和有机质吸附。【结论】灰岩沉积期,古海水温度为7.47~11.08℃,Eu3+数量少且分配系数低,难以进入文石晶格,造成Eu负异常;泥质灰岩沉积期,古海水温度为8.37~12.62℃,海泡石大量沉积,选择性吸附Sm3?/Eu3?后形成不稳定的外层络合物,而Tb3?被吸附后形成稳定的内层络合物,且海泡石吸附的REEs量远超文石晶格中的量,这加剧了Eu相对亏损;泥岩沉积期,古海水温度为8.15~14.25℃,海泡石则与有机质协同吸附Tb3+,致使δEu负异常进一步加剧。成岩期,络合物的稳定性升高,δEu保持负异常特征。因此,茅一段的δEu负异常是凉水环境中海泡石差异络合形成的,且从沉积期一直保持到成岩期。
【目的】早石炭世中晚期是地球构造古地理、气候、海洋环境和生态系统的重大变革期。为精确约束晚古生代大冰期主幕冰期启动时间。【方法】以华南右江盆地巴马孤立台地水峒剖面下石炭统都安组为研究对象,通过系统的沉积微相及相序分析,构建了海侵—海退层序,并恢复了右江盆地早石炭世中晚期相对海平面变化历史。【结果】在水峒剖面维宪阶中部至谢普霍夫阶顶部共识别出12种沉积微相,可合并为 4种沉积相组合类型,分别为局限台地相组合、开阔台地相组合、台地边缘颗粒滩相组合和上斜坡相组合。水峒剖面维宪阶上部和谢普霍夫阶共发育7个三级海侵—海退层序和至少26个四级海侵—海退旋回。【结论】右江盆地高频、高幅海平面变化初现于Aleksinian-Mikhailovian期之交,与低纬其他远程响应指标记录一致,表明晚古生代大冰期主幕冰期启动于该时期。
【目的】研究湖平面变化是认识区域构造及气候演变的重要途径,而如何准确理解或重建相对湖平面变化一直是不断探索的问题。【方法】本文利用环境代用指标,结合传统的沉积环境分析,通过对六盘山盆地构造相对稳定的六盘山群李洼峡组下部厚约10米的湖相沉积物进行观察与环境指标(色度、磁化率、CaCO3和总有机碳(TOC)含量)测量,探讨了该段沉积物记录的湖平面变化,并对环境代用指标的适用性进行了分析。【结果】结果显示从下向上发育浅水三角洲平原-滨浅湖-半深湖-滨浅湖-半深湖-滨浅湖沉积亚相,构成两个由浅变深的湖平面变化过程。环境代用指标在不同的沉积亚相中变化明显:色度参数在浅水三角洲平原相波动最大,向上逐渐平缓;磁化率呈现由底至顶逐渐降低;CaCO3与TOC波动较大,但总体为逐渐升高趋势。其中,滨浅湖相中以泥质沉积为主的微相,a*与TOC可作为判断湖平面高低的指标,CaCO3含量则可用于判断此时湖平面变化的驱动机制;而在以泥灰沉积组合为主的微相中,CaCO3含量与TOC值则可以指示湖平面的高低。【结论】依据沉积相与指标结果,可以认为上述指标对湖平面变化的反馈较为敏感,但单一指标不能直接作为刻画湖平面变化与驱动机制的依据,需结合沉积相与岩性组合进行综合讨论。
【目的】本研究拟开展滇中地区下寒武统筇竹寺组沉积岩的沉积成岩环境、源岩类型、源区风化和古气候特征、源区大地构造背景等研究,为滇中地区资源调查提供基础地质资料。【方法】选择位于滇中地区饮马池剖面筇竹寺组为研究对象,开展野外实测地层剖面、沉积岩显微岩石学特征和全岩地球化学研究。【结果】饮马池剖面筇竹寺组以粉砂岩为主,采集的粉砂岩样品全岩U/Th比值为0.23~0.81,V/Cr比值为1.38~3.56,V/Sc比值为7.36~18.9,Ni/Co比值为2.34~4.85,Ba/Sr比值为9.04~16.2,La/Ce比值为0.48~0.57,(La/Yb)n比值为0.54~1.25,δEu为0.62~0.67。【结论】结合已发表的数据,认为滇中地区筇竹寺组的源岩以酸性岩浆岩和硅质沉积岩为主,含少量中基性岩组分。经过强烈化学风化和搬运后,碎屑物沉积于氧化型浅海陆棚环境,沉积成岩过程可能受到热液活动的影响。筇竹寺组的源岩区可能包括本土的康滇古陆和外来的冈瓦纳大陆。早寒武世源岩区处于温暖湿润的气候环境,并可能处于主动大陆边缘的构造环境。
【目的】秦岭地区是中国东部重要的南北地理分界带,植被类型丰富,对气候变化响应敏感。然而,该区域尚缺乏系统的植被对自然与人为因素的响应机制分析,阻碍了对秦岭地区生态环境变化和人地关系演化的理解。【方法】本研究以秦岭主峰太白山高山湖泊大爷海岩芯沉积物为载体,基于高分辨率的孢粉和炭屑指标,利用植物群落重建法与多样性指数定量重建末次盛冰期以来的植被动态,并通过CharAnalysis软件提取了火频率与火强度序列;结合研究区可靠的气候与人类活动记录,辅以炭屑重建的火活动序列,系统探讨植被对气候变化与人类活动的响应机制;进一步采用冗余分析与相关性分析等统计方法,揭示不同时间尺度各驱动因素对植被演变的贡献。【结果】研究结果表明,秦岭地区植被景观在末次盛冰期以云杉属和松属为主的针叶林,在末次冰消期演变为针阔叶混交林,植被多样性表现为明显波动;进入全新世后,植被转变为以榛属/鹅耳枥属和栎属等为主的温带落叶阔叶林,植被多样性随之明显上升;晚全新世以来,随蒿属、禾本科等草本植物扩张,土地开阔度增加,植被多样性则转为下降趋势。而火活动在末次冰消期与晚全新世均表现为高频高强度特征,分别受冷干气候与人类活动的干扰。【结论】末次盛冰期以来,秦岭植被对气候变化具有显著响应。末次盛冰期至末次冰消期,阔叶林和针叶林与温度呈现显著相关,冗余分析结果也显示温度是其主导因素。进入全新世,降水与温带落叶阔叶林的相关性高,随着东亚夏季风增强,降水成为影响植被演替的重要控制因子。自中全新世以来,人类活动开始作为重要的第三驱动因素介入,其影响力随时间推移不断增强。本研究阐明了秦岭地区植被对气候变化的响应模式以及人类活动的介入过程,为理解高山地区的植被-气候-火-人类活动的长期相互作用机制提供了重要案例。
【目的】准噶尔盆地永进地区不整合面下深层(现今埋深5500~6000m)砂岩中发育厚层(8~30m)钙质胶结物与油气的空间分布具有显著的相关性,但其形成机制与分布规律尚不明确。特别是表生成岩作用对不整合面之下钙质胶结的贡献缺少系统认识。【方法】综合运用储层铸体薄片、流体包裹体、阴极发光等分析测试手段,系统划分钙质胶结物期次,设计物理模拟实验,分析表生期钙质胶结物成因机制与分布规律。【结果】齐古组发育三类钙质胶结物:(1)第Ⅰ类以连晶胶结粉晶方解石集合体为主,阴极发光颜色为橙红色,与齐古组古土壤层内钙质结核中泥晶方解石阴极发光的颜色一致。(2)第Ⅱ类以孔隙式充填的方解石为主,流体包裹体均一温度80~100℃。(3)第Ⅲ类以粒状白云石为主,未完全充填孔隙,流体包裹体均一温度总体大于100℃,形成于大规模油气充注后。铸体薄片和X射线衍射分析结果显示,I类和II类钙质胶结物主要发育在构造的下倾方向和砂体的中下部,对储层物性影响较大,III类钙质胶结在不同部位均发育,但含量总体不高,对储层物性影响较弱。钙质胶结总含量表现为靠近剥蚀线的上倾方向低,下倾方向高。物理模拟实验结果表明,表生成岩作用形成的钙质胶结一般位于砂体的下部和倾斜地层的下倾方向,同时,细粒渗透性较差的地层会阻止下部粗粒砂层中钙质胶结物沉淀,与研究区实际情况吻合。【结论】厚层钙质胶结物主要发育在远离剥蚀线的地层下倾方向,靠近剥蚀线附近钙质胶结含量较低。其形成主要受控于倾斜地层导致的表生期钙质胶结和第II类钙质胶结物发育的叠加。实际的钙质胶结物发育还受到储层非均质性的影响,细粒储层内和粗-细粒储层的界面位置,钙质胶结物更易发育。
【目的】长期以来,对白垩纪塞诺曼期-土伦期(C-T,~100.5-89.8 Ma)大气二氧化碳浓度(pCO2)的重建仅限于阶段尺度的时间分辨率(即时间分辨率仅停留在塞诺曼期或土伦期的pCO2重建),且有关这一时期的研究大多基于海相地层,这对于理解C-T极端温室气候和全球碳循环扰动的效用非常有限。【方法】为了加深对C-T极端温室气候期间pCO2 波动及其古气候响应的理解,本研究通过分析西藏东南部昌都盆地南新组钙质结核的稳定同位素重建了C-T 时期高分辨率的大气 pCO2 和年平均降水量 (MAP)。【结果】研究结果显示,pCO2在早塞诺曼期逐渐减少,而在中晚塞诺曼期逐渐增加,到早中土伦期,pCO2 存在明显波动。除 pCO2 的长期波动外,南新组古土壤钙质结核还记录了塞诺曼期发生的碳循环扰动事件,即大洋缺氧事件2 (OAE2)。在OAE2 期间,存在两个不同的CO2 脉冲,且pCO2 的极大(小)值点与13Corg 的极小(大)值点相对应。pCO2 在 OAE2 边界处上升至 ~1300 ppmV,随后OAE2期间大规模有机碳埋藏导致 pCO2 下降了约 17%。中晚塞诺曼期持续增加的二氧化碳浓度可能加剧了温室气候并驱动大气湿度的增加, 这导致有机碳同位素的显著负偏移并使其与无机碳同位素解耦。【结论】通过对C-T 时期古MAP敏感性的估计得出: 大气二氧化碳浓度从 500 ppmV 增加到1000 ppmV 时,MAP增加511 mm。
【目的】沉积岩中的结核成因不仅能揭示沉积环境也可作为研究成岩演化的关键证据,对沉积岩孔隙演化研究具有重要意义。【方法】以四川盆地西北部葛底坝剖面泥盆系金宝石组野外剖面为研究对象,开展野外精细描述、岩石薄片和扫描电镜观察以及能谱分析等研究,详细分析了金宝石组结核特征并探讨其成因机制。【结果】葛底坝剖面金宝石组石英砂岩成熟度高,孔隙较发育,顺层发育了大量结核,形态椭球-近圆球状,表面呈褐-棕褐色。微观镜下,结核与周围砂岩的石英颗粒形态、大小、分选性、磨圆度、结构等基本一致,与石英砂岩相比,结核内石英颗粒排列稀疏,以点接触为主,多被硅质胶结,次为铁质胶结和黏土矿物胶结,局部残余孔隙内可见原油充填。结核发育层段发育小型穹窿构造及生物扰动,扫描电镜下见丝状微生物残体和硅化细菌菌落。【结论】综合分析认为,葛底坝剖面金宝石组结核的形成与微生物席(microbial mats)密切相关,微生物分解有机质所产生的气体向上排出在沉积物表面形成穹窿构造,当微生物席厚度不足所产生的气体较少难以向上排出时,将导致局部碎屑颗粒稀疏化并发生早期硅质胶结及铁质胶结,在后续埋藏过程中抵抗压实作用,保持球状形态,抬升地表后结核中的铁质胶结物遭受氧化呈褐色。本文建立了微生物席诱导碎屑岩结核成因演化模式,该研究可为理解金宝石组石英砂岩的成岩演化及孔隙结构调整提供依据,对油气勘探具有重要的地质意义。
摘要 【目的】三环芳烃中菲系列化合物的地球化学指示意义仍存在分歧,尤其在其受控因素方面,成熟度与沉积环境的主导作用尚需厘清,本文重点探讨三环芳烃中菲系列化合物的参数变化及其响应机制。【方法】研究选取陆相页岩样品开展人工热模拟实验,通过GC-MS技术,系统分析滞留油中多环芳烃的演化特征。【结果】原样中芳烃类化合物以芳香甾萜类化合物为主,其次为三环芳烃,随着模拟温度的升高,二环芳烃表现先增后减的特征,三环芳烃和杂环芳烃较为稳定,四环和五环芳烃增加,芳香甾萜烷类化合物减少;随着模拟温度的升高,菲系列化合物以开始的甲基菲为优势化合物改变成为菲为优势化合物;蒽系列化合物随温度的升高而升高,在400℃之后丰度开始降低。【结论】利用甲基菲类化合物判断母源环境适用于未熟—成熟阶段的地质样品,成熟—高熟甚至过熟阶段的地质样品应用其判断成熟度更加可靠;模拟温度在375℃以下二环芳烃的热稳定性较好,但随着温度的升高,其向三环芳烃进行转化;300-400℃之间,芳香甾萜类化合物向三环和四环芳烃进行转化;新建立的二甲基菲成熟度参数DPR-3和DPR-4与成熟度之间存在明显的正相关关系,可以作为F1和F2参数的有效补充。
地球化学指标是重建关键地质时期化学风化强度和气候特征的重要工具,但其应用常因无法区分化学成分相同而成因迥异的矿物相而失真,导致对风化作用和古气候条件的误判。场发射扫描电镜-能谱联用技术(SEM-EDS)通过嵌套Nanomin纳米级成像与混合像素解卷积算法(Mixel),实现了将单个像素的混合能谱分解为多矿物相,并自动关联形态学特征(如颗粒取向度、边界锐度)判别碎屑、自生或成岩成因矿物类型,显著提升了矿物识别和含量估算的精度,为修正地球化学指标提供了核心支撑。华南陡山沱组末期黑色页岩和中元古代北澳大利亚Velkerri组较高的化学蚀变指数(CIA)值,均指向其沉积时期较强的化学风化作用与相对温暖湿润的气候条件。然而,扫描电镜揭示这两套富有机质页岩中铝元素的贡献者主要是成岩蚀变矿物,而不是化学风化过程所生成的富铝粘土矿物。经Nanomin系统剔除次生粘土矿物后,根据回归的原始矿物成分的元素组成所校正的CIA值证实这两套富有机质沉积均形成于以物理风化主导的大陆风化模式和相应较为寒冷干旱的气候环境。该技术通过约束矿物成因与元素组成的关联,可有效提升CIA指数、钕同位素(εNd)等地球化学参数的可靠性及Rb-Sr定年数据的精度,推动关键地质转折期地球环境解析等领域的新发展。
【目的】早寒武世龙门山构造带发育了一系列沉积型锰矿床,然而其成矿物质来源、沉积环境及沉淀机制尚存争议。本研究以马公锰矿床为例,旨在深入探讨该成矿区的成矿模式与沉淀机制,为该构造带中沉积型锰矿床的研究提供理论依据。【方法】采用电子显微镜和电子探针技术,对矿物组合特征及草莓状黄铁矿的粒径分布进行分析,并利用ICP-OES与ICP-MS对全岩主量元素和微量元素含量进行测定。基于上述分析结果,系统研究了位于龙门山构造带北缘早寒武世马公锰矿床的成矿物质来源、沉积环境、锰沉淀机制及成矿过程。【结果】岩相学与矿物学研究表明,马公锰矿床中碳酸锰矿层、黄铁矿层与硅质岩呈韵律性交互产出。主要含锰矿物为具有微生物组构的锰白云石和硫锰矿,次为硬锰矿和软锰矿;脉石矿物为草莓状黄铁矿、有机质、石英和白云石等。主微量元素分析显示,MnO与Al2O3无显著正相关关系,样品在SiO2-Al2O3、(Co+Cu+Ni)×10-Fe-Mn及(Zr+Y+Ce)×100-(Cu+Ni)×15-(Fe+Mn)/4等判别图中均落入热液端元。大部分样品的Fe/Ti>20和Al/(Al+Fe+Mn)<0.35进一步指示成矿物质主要来源于海底热液作用。EFU、EFMo值富集程度较高以及EFMo/EFU>1指示了弱限制至限制的古水文环境。形成硫锰矿的苛刻条件,同沉积阶段形成的草莓状黄铁矿(<6 μm),以及V/Mo-Mo、V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)等多种地球化学指标共同反应,马公锰矿床的沉积环境为较为动荡的次氧化-缺氧-硫化环境。自形-半自形的有机质和极高的EFMo、EFP、EFCd指示了较高的古生产力条件。【结论】地球化学特征表明,马公锰矿床的成矿物质主要来自海底热液活动。碳酸锰矿石富集于水体较为动荡的陆棚斜坡环境,处于次氧化-缺氧-硫化条件。较高的古生产力为“硫化楔”模式下的海水分层成矿作用提供了物质基础。具有微生物组构的锰白云石及大量有机质与草莓状黄铁矿的存在表明,锰的沉淀过程显著受细菌硫酸盐还原(BSR)和胞外聚合物(EPS)作用的影响:BSR过程为碳酸锰的形成提供了HCO3-,同时为黄铁矿和硫锰矿的生成提供H2S;细菌分泌的EPS则为Mn2+、Mg2+和Ca2+提供了吸附位点,促使锰白云石沉淀。在成矿过程中,铁和锰因地球化学行为差异而发生分离。本研究为认识龙门山构造带沉积型锰矿床的成因提供了新依据,进一步完善了该成矿带中沉积型锰矿的沉淀机制。
煤岩气作为一种新型的非常规天然气,近年来在中西部盆地的勘探中取得了重大突破。目前对煤岩气的研究主要聚焦于煤岩的生气能力和聚气能力方面,而对煤岩气赋存的载体——厚煤层的形成机制与分布规律研究明显不足,造成了对有利煤岩气区带的优选,特别是西部盆地中低煤阶的厚煤层中钻探层段的优选面临困难。通过对吐哈盆地井下煤岩取心和宏观特征描述,系统开展了西山窑组煤岩样品的显微组分鉴定、主微量元素分析和岩石热解分析,在此基础上对比了厚煤层中煤岩的沉积环境、煤相特征以及煤岩气甜点段的特征。煤岩显微组分分析显示,吐哈盆地西山窑组不仅在平面上发育多种类型的煤相,在同一位置的厚煤层中也存在多种类型的煤相叠加特点。煤岩主微量元素对比分析显示,厚煤层中存在多期水进水退旋回特征。研究结果认为,水进水退过程中的不同阶段成煤环境各不相同,造成了不同煤相间煤岩品质的差异,而厚煤层的成因正是多期水体上升和下降造成的不同类型煤相的煤岩纵向叠置发育形成的。侏罗纪时期,吐哈盆地为山间陆相盆地,不同的沉积相带受水体深浅的影响,泥炭的生产速率与可容纳空间的增长速率比值差异明显,造成了煤层发育与分布的差异性,下三角洲平原相是西山窑组煤岩堆积的有利地带。在本区厚煤层中可识别出水淹型界面和水退过程中的可容空间转化面,其中,水退型转换面是煤岩有机质含量最高的层段,也是煤岩气勘探的甜点段。
【目的】二叠纪为鄂尔多斯盆地北部构造-沉积转换的关键时期,精细刻画其复杂源-汇过程对于揭示多物源差异供给特征及古地理演化具有重要意义。【方法】本研究通过露头观测、钻测井资料、碎屑锆石U-Pb定年,系统分析鄂尔多斯盆地北部物源信号与沉积充填过程,明确源-汇系统约束下的古地理格局其对古亚洲洋闭合过程的启示。【结果】(1)碎屑锆石U-Pb定年揭示了阿拉善地块、兴蒙造山带及华北克拉通基底在二叠纪各时期均不同程度提供物源且东西差异明显:从太原期西部混源、东侧基底主导,到山西期西侧阿拉善地块与东侧基底共同增强,再到石盒子期基底供源全面增强。基于各组分的东西性将盆地北物源区命名为阿拉善、阴山西段与东段。(2)二叠纪沉积体系由潮控三角洲向辫状河三角洲演化,沉积厚度与砂体展布呈现西厚东薄、北强南弱的格局。物源供给强度与沉积环境变化密切相关,山西组和石盒子组沉积期砂体横向连续性较太原组增强,反映强物源输入背景下的辫状河道发育。(3)源-汇过程分析表明,太原期以近源弱供给沉积为主;山西期物源混合增强,形成东西分异的沉积格局;石盒子期华北克拉通基底隆升显著,物源供给以远源为主,砂体厚度与展布范围达到最大。【结论】古亚洲洋俯冲/闭合的非均匀性驱动兴蒙造山带西强东弱与华北克拉通基底东强西弱的差异性隆升,控制盆地北部物源呈现“西部混源、东部克拉通基底”的东西分异格局及演化,太原期至石盒子期沉积体系从海陆过渡的潮控三角洲向陆相辫状河三角洲转型。【意义】基于源-汇过程的鄂尔多斯盆地北部古地理演化模式,为明确多物源-沉积响应机制及大型克拉通盆地油气勘探提供了动态源-汇耦合模型。
【目的】四川盆地寒武系筇竹寺组页岩气具有良好的勘探开发前景,深入揭示其沉积环境特征对筇竹寺组页岩气资源评价具有重要意义。【方法】以川北地区程家坝剖面筇竹寺组页岩层系为研究对象,基于详细的野外地质调查,开展全岩矿物X衍射、地球化学分析,优选特征元素和比值参数,揭示川北地区筇竹寺组富有机质页岩的沉积古环境及条件。【结果】(1)筇竹寺组筇一、筇二段岩性主要为灰黑色—黑色泥岩和粉砂质泥岩,发育硅质岩相和硅质页岩相,发育水平层理,为深水陆棚相沉积;(2)筇竹寺组页岩TOC含量较高,分布在0.22~4.34%,平均值为2.68%;(3)元素地球化学特征显示筇竹寺组黑色页岩沉积时期气候温暖湿润,古生产力和沉积速率较高,水体为缺氧环境且滞留程度强。【结论】筇竹寺组富有机质页岩的形成受控于氧化还原条件、古生产力、古气候和沉积速率多种因素。
古龙页岩油是松辽盆地重要的接替资源,估算的资源量可达151亿吨之多。从沉积和岩石学特点上看,古龙青山口组页岩最大的特点是广泛发育了砂脉,非其它盆地页岩油储层中所有,所以这也是探讨古龙青山口组页岩的形成环境和特殊性的重要信息。最为奇特的是,除了砂脉外,古龙青山口组页岩中还有两种其它的特殊岩脉:黄铁矿脉和凝灰岩脉。黄铁矿脉和凝灰岩脉总体规模较小,宽度多在1-2毫米;可见长度数厘米;大部弯曲如肠,少数微曲。多倾斜产出,倾斜方向有一定规律,隔180°对称。古龙青山口组页岩油储层中的黄铁矿脉是由砂脉经后期黄铁矿化形成的,是先有粉砂脉而后有黄铁矿脉;而凝灰岩脉则是由密度倒置引起的重力沉降机制形成的(下沉式);并对黄铁矿脉和凝灰岩脉的形成动力学进行了研究。研究古龙页岩油储层中的黄铁矿脉和凝灰岩脉具有三个意义:一是可以知道黄铁矿脉和凝灰岩脉的形成时间和沉积环境、沉积过程、沉积物状态和成岩环境;二是可以知道泥页岩的成岩压实率;三是可以辅助储层评价。
【目的】向上变浅序列在浅水碳酸盐环境中广泛发育,深时碳酸盐岩向上变浅序列的识别,对于分析浅水碳酸盐岩沉积环境演化具有独特优势。【方法】本文以上扬子北缘城口修齐镇晚寒武世洗象池组为研究对象,通过详细的野外沉积学解剖和室内微相解析,识别碳酸盐岩向上变浅序列,分析其组合特征和纵向叠置关系,进而探讨上扬子地区晚寒武世沉积环境演化过程。【结果】在洗象池组中识别出MF0泥页岩、MF1泥粉晶灰岩、MF2亮晶砾屑灰岩、MF3亮晶砂屑灰岩、MF4泥质粉砂岩、MF5云质微晶灰岩、MF6砾屑白云岩、MF7亮晶砂屑白云岩、MF8砂质砾屑白云岩、MF9砂质砂屑白云岩、MF10砂质白云岩、MF11纹层状白云岩、MF12竹叶状砾屑白云岩、MF13具有溶蚀孔洞晶粒白云岩为主的14类沉积微相;根据微相组合关系,识别出C1-1、C1-2、C1-3、C1-4、C1-5、C1-6分米级向上变浅的潮下沉积序列、C2-1、C2-2、C2-3、C2-4、C2-5、C2-6分米级向上变浅的潮下-潮间沉积序列、C3-1、C3-2分米级向上变浅的潮间-潮上沉积序列,这些分米级向上变浅旋回构成3个次级海侵-海退沉积旋回,而3个次级旋回又从下至上构成洗象池组1个快速海侵-缓慢海退的向上变浅沉积旋回。【结论】基于识别向上变浅沉积序列并分析其组合特征、纵向叠置关系,认为晚寒武世洗象池组受高频海平面变化影响明显,整体经历了早期快速海侵、晚期缓慢海退并发生多期次级海平面升降旋回,形成以混积潮坪亚相、云质潟湖亚相、台内颗粒滩亚相为典型沉积特征的局限碳酸盐岩台地沉积模式。同时,也进一步证实了晚寒武世发生了全球性的海平面下降事件。
地壳的形成与演化是研究早期地球向宜居星球演变的重要内容。大别地区早期基底岩石及其锆石年龄信息的相继发现,使得该地区成为研究早期地球的重要场所。与出露有限的基底岩石相比,河流沉积物中的碎屑锆石可较全面的反映物源区域地质演化信息,是探讨大陆地壳生长和演化的有效手段。本文对大别地区3条不同河流的碎屑沉积物中的锆石开展U-Pb-Hf同位素分析,得到的U-Pb锆石年龄峰值可分为4组:2676~2424Ma、2035~1812Ma、890~748Ma、140~120Ma。根据本文数据并结合前人研究成果,得到以下结论:(1)大别地区的岩浆活动记录可大致分为10个阶段,5个旋回。分别为3.0-2.9Ga,2.4-2.1Ga,1.8-0.9Ga,0.70-0.14Ga的平静期,与4.0~3.0Ga、2.9~2.4G、2.1~1.8Ga、0.9~0.7Ga、0.14~0.12Ga的爆发期。(2)大别地区主要经历了4期变质事件,分别发生在:新太古代晚期(~2.5Ga)、古元古代中期(~2.0Ga)、三叠纪(0.24-0.20Ga)与白垩纪(0.14-0.12Ga)。(3)大别地区主要经历了4个阶段的地壳生长事件:冥古宙时期初始地壳生长,4.4~4.1Ga巨量地壳生长;4.1~3.9Ga地壳生长较缓慢,无明显地壳生长;3.9~2.8Ga持续地壳生长;2.8~1.0Ga较缓速率地壳增长。(4)对比大别与黄陵地区岩浆、变质、地壳生长事件,两者在~2.0Ga之前区别明显,暗示在此之前两者更可能为独立的微陆块。
【目的】灰岩-泥灰岩韵律层作为气候、水文以及地质事件的载体,是地质学者的重点研究对象,但四川盆地茅一段眼球状灰岩的成因一直存在争议。DB1井茅一段眼球状灰岩中发育准同生-早成岩期白云石化,可以较好限制碳酸盐岩的沉积环境。【方法】通过对DB1井茅一段云质岩类系统的岩石学和地球化学分析讨论云化流体和云化过程。【结果】DB1井茅一段存在三种云质岩类,眼皮状云质灰岩(I,泥质云岩)发育准同生期溶蚀孔,阴极发光环带发育,具有平坦型稀土配分模式,较高的δ13C、δ18O值以及低于海水的Y/Ho,是少量大气淡水混合海水在准同生期云化形成;眼皮状云质灰岩(II,灰质云岩)具有左倾型稀土配分模式,与同沉积海水一致的δ13C、δ18O、87Sr/86Sr和Y/Ho,为弱蒸发的海水在同沉积期-准同生阶段云化而成;眼球状云质灰岩(含云质灰岩)具有左倾型稀土配分模式,较高的δ13C、δ18O值,近似海水的Y/Ho,是孔隙水在早成岩阶段云化而成。【结论】茅一段准同生-早成岩期云化限制了其沉积时的水体环境较浅。此外以眼皮为主的层段具有更高的泥质含量和锶同位素值,以及更低的碳氧同位素和Y/Ho,表明以眼皮为主的层段沉积时的水体更浅。
对鄂尔多斯盆地上古生界26个煤系烃源岩样品饱和烃进行气相色谱和色谱-质谱分析,根据三环萜烷(TT)的分布特征将研究区烃源岩样品划分为三种不同类型的分布模式。Ⅰ类烃源岩以C19TT为主峰,C19TT、C20TT、C21TT含量逐渐减小的变化趋势,同时该类样品中Pr/Ph比值高,C24四环萜烷含量也较丰富,这类样品主要是腐殖煤和炭质泥岩,揭示出湖沼相沉积环境之特征;与之相反的Ⅱ类烃源岩的三环萜烷以C23TT为主峰,C19TT、C20TT、C21TT含量是逐渐增大的,而Pr/Ph比值低,C24四环萜烷含量不丰富,这类样品除了煤系泥岩之外还有腐殖煤和炭质泥岩,其沉积环境与Ⅰ类烃源岩差异迥然;Ⅲ类烃源岩的三环萜烷分布介于Ⅰ类和Ⅱ类烃源岩之间,一方面三环萜烷的主峰碳为C23TT,另一方面C19TT、C20TT、C21TT相对含量又依次降低并呈阶梯状分布的特征,此外Pr/Ph比值和C24四环萜烷的含量均介于Ⅰ类烃源岩和Ⅱ类烃源岩之间。研究结果还揭示了随着烃源岩热演化程度的增加,三环萜烷的总量展示了逐渐增大的变化趋势,但不同类型烃源岩的三环萜烷分布模式并没有发生明显变化,也就是说,研究区煤系烃源岩三环萜烷的不同分布模式受有机质热演化程度影响较小,而主要受控于沉积环境和母质类型。