全球古元古代碳同位素正异常的数据分析与成因评述

归纳总结了前人关于全球古元古代(2.20~2.06Ga)碳酸盐岩碳同位素正异常现象的基础数据及资料。在此基础上,对前人关于该正异常成因的假说(生物演化-大气充氧说、古元古代冰期期后说、超级地幔柱-超大陆裂解说及蒸发环境说等)进行了评估,认为以上假说虽然都有地质证据支持,但其重要性还是有些差异。根据碳同位素分馏原理,有机物的繁盛会使碳酸盐碳储库的同位素变正。生物演化导致大气充氧、古元古代冰期后形成的温暖环境和Kenorland超大陆裂解均为生物的繁盛提供了有利条件,从而使碳酸盐碳储库的同位素变正。另外,蒸发环境在全球多有分布,它可能是造成部分局域封闭式环境碳同位素正异常的原因,所以应对发现正异常的各区域进行详细的沉积环境分析。以4个区域的数据为对象,分析了古元古代碳酸盐岩碳同位素正异常数据的可靠性;通过Mn/Sr,δ13Ccarb和δ18Ocarb三者的关系图,判断了沉积期后作用对于数据的改造程度。     

大洋碳循环的地质演变

地球表面各圈层中，大洋是碳循环活跃而容量最大的碳储库，在地质历史上经历了重大的变化. 元古代大气圈的氧化，引起了海洋碳酸盐沉积的型变和有机碳δ¹³C变重；中生代早、中期钙质骨骼浮游生物的繁盛，导致了海水碳酸盐沉积向深海转移和海洋碳同位素加重；元古代末期和新生代晚期的大气CO₂浓度急剧减低，又使得无机碳与有机碳同位素差值大幅度减小. 大洋碳储库的地质演变史反映了地圈、生物圈的相互作用，是认识地球系统变化机制的重要切入点；认识地球表层系统中碳循环在地质尺度上的变化，是查明温室效应如何影响人类生存环境长期趋势的前提.     

贵州瓮安陡山沱组碳同位素特征及古海洋意义

通过对贵州瓮安含磷岩系剖面进行碳同位素分析,对震旦纪陡山沱期的成磷事件、生物事件及古海洋环境的变化进行了研究。瓮安大塘剖面陡山沱组碳酸盐岩碳同位素值表现为正偏移的趋势,与其他地区同期碳同位素变化趋势相似。这与大冰期后生物生产率的提高有关,其中的负偏移与环境的波动相关,环境的快速变化刺激了生物的进化。穿岩洞剖面上磷矿段的黑色碳质磷块岩获得的较低的有机碳同位素值与浮游生物吸收12 C有关,体现了生物有机质聚磷作用。该时期的碳酸盐岩碳同位素值的正偏移、磷矿的沉积与生物事件之间有一定的关联性,大洋深部的缺氧事件使底水富磷质;随着古海洋流通性的提高,富磷海水随上升洋流运移到浅海沉积成矿,并为生物圈供应营养物质,进而引发生物竞争及推动进化。     

大洋缺氧事件的碳稳定同位素响应

从碳稳定同位素组成及其分馏机理出发 ,系统探讨了大洋缺氧事件与海相碳酸盐和有机碳稳定同位素分馏之间的关系。缺氧事件期间 ,由于生物大批死亡和快速埋藏 ,其分解消耗海水中大量的溶解氧 ,引起大洋水体缺氧 ,富含 1 2 C的有机质从而得以大量保存 ;相应地大气和海水中富 1 3 C,同期海相碳酸盐岩碳同位素 δ值 (δ1 3C)正偏。在世界各地缺氧事件层内 ,无一例外地碳酸盐岩碳稳定同位素出现了不同程度的正偏 ,Cenomanian- Turonian 界线偏幅达～2‰。海相碳酸盐与有机质碳稳定同位素变化不仅可以提供地质历史中有机碳埋藏量的记录。研究全球碳循环变化 ,还可能追溯有机碳风化和埋藏速率的变化 ,定性地恢复大气 p CO2 变化。     

东濮凹陷沙河街组三段湖相沉积与地球化学特征

通过对典型井位濮115井沙三段地层进行岩芯观察和薄片鉴定, 结合碳、氧稳定同位素和元素地球化学特征研究, 对东濮凹陷沙河街组三段碳酸盐岩及陆源碎屑与碳酸盐的混合沉积作用机理和成因进行讨论。结果表明: 研究井段地层中碳酸盐组分为自生矿物, 碳酸盐岩和碎屑岩中碳酸盐的碳、氧同位素分异明显, 碳酸盐岩中δ¹⁸O偏正, δ¹³C偏负; 碎屑岩中δ¹⁸O偏负, δ¹³C偏正; 混积岩为二者的线性混合。同位素特征指示碳酸盐岩在强蒸发、弱淡水注入的条件下形成, 湖水相对封闭, 水体较浅, 底层水体可能呈氧化状态; 碎屑岩形成于弱蒸发、多淡水注入的相对开放湖体中, 湖平面较高, 底层水体可能缺氧; 混积岩则形成于两者的过渡阶段。频繁变动的碳、氧同位素组成可能指示对应沉积期的气候条件和湖平面, 并指示湖盆底层水体氧化还原状态的频繁变动。研究井段陆源碎屑含量逐渐减少, 可能指示湖平面整体上处于下降期, 与之相对应的沉积期湖盆相对封闭的阶段占主导。     

基于华南钻孔碳同位素记录制约埃迪卡拉纪海洋可溶性有机碳储库（英文）

地球历史时期大气氧含量的变化是古气候和古环境研究的关键。在寒武纪之前，地表至少发生了两次氧化事件，其见证了生物的革新和环境的根本变化。然而，在新元古代时期，深海中存在的大量可溶性有机碳(DOC)可能延长了两次氧化事件之间的间隔。为了验证DOC假说，我们对埃迪卡拉系钻孔样品(王集钻孔)进行了详细的微钻碳酸盐碳同位素(δ¹³Ccarb)分析，该钻孔的全岩δ¹³Ccarb和有机碳同位素(δ¹³Corg)记录已被报道。本次研究表明，微钻和全岩的δ¹³Ccarb结果相对一致，这排除了自生碳酸盐大量混入的影响。值得注意的是，王集钻孔中的多次δ¹³Ccarb负偏移可能与海水上涌事件相关，DOC在此过程被大量氧化。通过箱式模型计算，我们认为，在维持数百万年的两次δ¹³Ccarb负偏移中，约有3.6×10¹⁹mol和2.0×10¹⁹mol的DOC被氧化，这规模大约是现代海洋DOC总量的1000倍。我们的研究进一步支持如下结论：在埃...     

柴北缘冷湖七号地区碳酸盐胶结物特征及其意义

碳酸盐胶结物是碎屑岩储层中最常见的胶结物类型,其形成环境、物质来源、反映的成岩温度对储层研究具有重要意义。通过对柴北缘冷湖七号下干柴沟组砂岩碳酸盐胶结物进行岩石学、矿物学和地球化学分析,研究区下干柴沟组砂岩碳酸盐胶结物包含方解石、含铁方解石、铁方解石和白云石等4种类型。碳同位素（δ¹³C_PDB）和氧同位素（δ¹⁸O_PDB）值分别为8.81‰~3.51‰和8.77‰~17.36‰,平均值分别为5.33‰及13.50‰;利用碳同位素和氧同位素计算出古盐度值和古温度值分别为113.61~102.85和63.03~123.06℃,平均值分别为109.66及94.47℃。反映出研究区下干柴沟组所处成岩阶段为早成岩阶段B期-中成岩阶段A期,形成过程受到有机质脱羧基作用影响,成岩环境偏酸性,成岩流体来自碎屑的析出水和大气淋滤淡水。储层物性除了受成岩环境和温度的影响外,与碳酸盐胶结物含量具有明显的负相关关系,随着碳酸盐胶结物含量的增加,储层的孔隙度和渗透率降低。     

湖相碳酸盐碳、氧同位素与团簇同位素的研究进展

总结近年来传统碳、氧同位素及新兴团簇同位素在湖相碳酸盐中的研究进展,梳理湖相环境中碳酸盐同位素组成变化的影响因素及两种同位素方法在地质研究中的应用,探讨当前研究中存在的问题。湖相碳酸盐氧同位素组成受温度的影响较小,主要与湖盆水体的蒸发量和大气降水量有关,碳同位素组成则受湖水蒸发咸化作用以及湖泊有机质与无机质相互作用的共同控制;团簇同位素仅受温度单一因素的影响,是良好的碳酸盐温度计。指出湖相碳酸盐碳、氧同位素研究的两大方向:一是解决团簇同位素理论研究中存在的问题,尤其是埋藏改造过程中团簇同位素温度的重置机理;二是将传统的碳、氧同位素指标与新兴的团簇同位素指标相结合,进行多指标的地球化学综合分析,有效地避免二者在地质研究中的局限性。     

早-中奥陶世华南古海洋氧化还原变化及其对奥陶纪生物大辐射的意义

为了进一步探讨奥陶纪生物大辐射期间环境影响和控制因素, 对安徽南部将军岭剖面黑色页岩的有机碳含量(TOC)、总硫含量(TS)和黄铁矿硫同位素(δ³⁴S_py)进行测试分析。TOC与TS表现出正相关性, 说明可能是非硫化环境中的沉积产物。δ³⁴S_py在弗洛期表现出显著的负偏移, 在中奥陶世表现出相对幅度更大的波动。结合前人对全球碳酸盐岩晶格中硫酸盐硫同位素(δ³⁴S_CAS)和δ³⁴S_py数据的分析结果, 显示特马豆克期末期至弗洛期中期黄铁矿埋藏分数下降, 硫同位素分馏效应增大, 说明当时海水发生氧化, 对奥陶纪生物大辐射起到重要的促进作用。弗洛期晚期至达瑞威尔期, 不同地区δ³⁴S_CAS相继出现负偏移,δ³⁴S_py发生大幅振荡, 可能是由于海洋中硫酸根浓度较低以及硫化物再氧化所致。     

巢湖地区早三叠世晚斯密斯亚期含鱼化石碳酸盐岩结核的地球化学特征及其地质意义

以安徽省巢湖地区下三叠统和龙山组顶部的黑色泥页岩段及其产出的含鱼化石碳酸盐岩结核为研究对象, 综合岩相学、地球化学(主微量元素和碳、氧同位素)和环境矿物学等分析手段, 探讨富有机质页岩中含鱼化石碳酸盐岩结核的形成机制及可能的地质环境指示意义。结核中心三维保存的鱼化石和较高的碳酸盐含量(80%)表明结核形成于早期成岩阶段, 结核内部呈同心环状结构, 从中心至边缘, 碳酸盐矿物含量降低, 硅质碎屑矿物增多并逐渐出现纹层, Fe和S含量升高、δ¹³C值增高、δ¹⁸O值降低和TOC含量逐渐增多等特征均表明结核为同心生长模式。对围岩中草莓状黄铁矿的粒径分析结果表明, 结核形成于硫化还原环境。结核出现在斯密斯亚阶与斯帕斯亚阶界线(SSB)之下1 m处, 与界线层有机碳埋藏增加、碳同位素组成快速正漂移(δ¹³C = -1.3‰~1.9‰)和水体硫化还原事件吻合, 有潜力作为华南地区SSB的辅助识别标志。     

川西地区中二叠统-下三叠统碳酸盐岩碳氧同位素特征

 针对川西地区中二叠统-下三叠统碳酸盐岩,通过分析3 个剖面的碳氧同位素数据,计算Z 值及古温度,并结合沉积相、古生物等,对该区域碳酸盐岩碳氧同位素演化特征及古环境进行了系统研究。结果表明,川西地区中二叠统-下三叠统碳酸盐岩的δ¹³C 值为-3.90‰~2.80‰,主要值域为-2.80‰~2.80‰,均值为-0.04‰;δ¹⁸O 值为-9.70‰~-1.80‰,主要值域为-8‰~-4‰,均值为-6.60‰。研究区古环境基本处于海相环境,东北边缘水体相对较深,西南边缘水体相对较浅,海水温度为8.8~68.4℃,主要值域为16~33℃,属于温暖或炎热的亚热带气候,经历了栖霞期-茅口期、吴家坪期-长兴期、飞仙关期-嘉陵江期3 次大的海平面变化旋回,且其间各有若干次次级旋回。     

四川盆地川中地区须家河组沉积和成岩环境分析

以四川盆地川中须家河组为研究对象，通过扫描电镜、X-衍射、碳氧同位素和流体包裹体分析，对须家河组砂岩沉积和成岩环境进行研究。结果表明：须家河组砂岩以方解石为主要碳酸盐胶结物，含少量白云石。碳氧同位素均为负值：δ¹³C值分布于-8.1‰～-0.8‰;δ¹⁸O值分布于-17.6‰～-10.3‰。古盐度Z值分布范围为101.0～120.5。碳氧同位素值计算古温度为72℃～124℃,平均值101℃;流体包裹体均一温度范围为60～140℃,与碳氧同位素计算的古温度基本吻合。较高的古地温可促进致密化，提高生烃能力。须家河组砂岩为陆相沉积，随着沉积作用的进行，沉积初期到中期水体呈具咸化趋势，晚期盐度明显下降。古盐度的变化反映须家河组砂岩沉积初—中期气候较干旱，晚期气候较温湿。     

济阳坳陷下古生界碳酸盐岩储层形成机理和发育特征

位于渤海湾盆地内的济阳坳陷是中国油气最为富集的地区之一.古生界碳酸盐岩是济阳坳陷今后油气增储上产的主要领域.通过对济阳坳陷下古生界碳酸盐岩的锰、锶等微量元素及氧、碳、锶等同位素的测试与分析研究,认为岩溶作用和白云石化作用是济阳坳陷下古生界碳酸盐岩储层形成最为重要的成因机理.与不整合面有关的海相碳酸盐岩岩溶储层主要由强烈的大气淡水改造作用而形成.各种洞或脉中的碳酸盐矿物的87Sr/86Sr比值显著高于基质碳酸盐的87Sr/86Sr 比值,而δ13C 和δ18O值则显著低于基质的δ13C和δ18O值.大气淡水作用深度主要在不整合面之下150 m 的深度范围.对油气储集有价值的奥陶系冶里-亮甲山组储集层与埋藏成岩过程的白云石化作用,尤其是粒屑的优先白云石化造成的体积收缩作用有关.作者总结提出了济阳坳陷下古生界碳酸盐岩岩溶的发育模式,及古地貌、古水系和岩溶作用的关系,并深入研究了济阳坳陷下古生界碳酸盐岩储层的发育特征与分布规律.     

中扬子区晚石炭世碳酸盐岩的古岩溶成岩相

中扬子区晚石炭世碳酸盐岩与上覆早二叠世地层之间存在沉积间断／剥蚀面,并发育古风化壳．剥蚀面之下,碳酸盐岩古岩溶作用广泛发育,具有层间不平整剥蚀／溶解面、岩溶砾—角砾岩、溶解裂隙及与之连通的岩溶洞穴等古岩溶作用特征．将古岩溶作用叠加于先成碳酸盐岩地质体的一种特殊成岩环境的物质表现称为古岩溶成岩相．成岩环境可以暴露地表、近地表,成岩介质主要是大气淡水．区域碳酸盐岩古岩溶成岩相有特定的岩石学、粘土矿物、微量元素、氧碳同位素特征．垂向可以分带,横向可以对比,是一种对油气储集空间形成极为有利的特殊成岩相     

鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其地质意义

通过对鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系白云岩进行碳氧同位素分析、成岩环境分析及古盐度、古温度的恢复,结果表明,研究区蓟县系未经过深埋藏,一直处于近地表,其δ~(13)C_(PDB)和δ~(18)O_(PDB)分布范围较窄,分别为-0.4‰～-0.2‰、-4.7‰～-3.9‰,与研究区稳定存在的潮间带环境特征相一致;得出古盐度值(Z)为124.24～124.74,古水温(T)为19.12～22.67℃,反映该区中元古代温暖的古气候环境.分析表明,在温暖的古气候背景下,蓟县系碳氧同位素变化特征具有一定的正相关性,推测温度可能对碳氧同位素的变化起主要控制作用.垂向上,δ~(13)_C_(PDB)、δ~(18)O_(PDB)、Z与T具有波动性变化,但整体变化幅度较小,在一定程度上反映了研究区中元古代稳定的构造环境.综合分析认为,鄂尔多斯盆地西南缘中元古代气候环境温暖并具有稳定的构造环境,这可能是华北板块在中元古代处于较低纬度及研究区在该时期持续热沉降的良好响应.     

再建气候环境演化历史的碳同位素技术

稳定碳同位素是再建气候环境变化历史最重要手段。简要回顾了碳同位素分馏的主要影响因素。介绍了碳同位素变化与生态环境变迁的可能关系 ;重点探讨了利用碳同位素再建古大气CO2 的原理和方法     

萨拉乌苏河流域钙结核中碳氧同位素特征及古环境意义

通过对萨拉乌苏河流域酒坊台剖面中普遍发育的钙结核进行碳、氧同位素分析,结果显示各岩性组中同位素分布特征差异较大,无明显线性关系。利用钙结核中碳同位素值推算了不同岩性组中C_3和C_4植物的相对贡献量,结合孢粉数据,探讨了不同气候条件下植被演变情况,这与邻区的黄土高原研究成果基本吻合。同时,利用氧同位素和温度的经验公式,定量恢复了倒数第二次冰期-末次冰期的温度变化,其中末次间冰期表现为相对温暖的气候特征。总之,利用钙结核的碳氧同位素可作为定量恢复古温度、古植被的一种有效方式,但需要注意与其他指标进行综合对比分析。     

大港滩海地区沙一段下部储层中方解石脉的成因

对大港滩海地区沙一段下部储层中方解石脉的12个碳、氧同位素数据进行了分析,并结合工作区地质背景,探讨了该区方解石脉的成因问题.结果表明:大港滩海地区沙一段下部储层中方解石脉存在于2种不同的环境当中.泥晶灰岩或灰质砂岩中的方解石脉的同位素组成与渤海湾地区陆相沉积碳酸盐具有强烈的渊源关系,即方解石脉的物质组成来自沉积碳酸盐;细砂岩或钙质砂岩中的方解石脉的碳至少不是直接来自于陆相沉积的碳酸盐岩,该种方解石脉的形成与热流体活动有关.     

镇安西口地区二叠纪碳氧同位素特征及意义

文章对镇安西口地区二叠纪剖面进行了碳酸盐岩稳定同位素和烧失量的测定,探讨了“年代效应”的校正和古盐度、古温度的计算问题.结果表明古盐度Z值大于120,为海相沉积,与沉积环境的研究结论一致;用校正后的δ18O计算出灰岩形成时的古海水温度为13.4～35.1℃,与前人的计算结果基本一致;碳氧同位素值在少数层位有较大的偏差;...     

华北燕辽裂谷盆地中元古代构造古地理演化——来自蓟县地区下马岭组碎屑锆石年代学的证据

燕辽裂谷盆地位于华北克拉通北部，记录了华北克拉通古元古代碰撞拼合之后的陆内伸展、中元古代Nuna超大陆裂解和全球大气海洋增氧等重大地质事件，但燕辽裂谷盆地中元古代古地理与构造演化研究一直较为薄弱。对该盆地蓟县地区下马岭组标准剖面开展了沉积学与碎屑锆石U-Pb年代学研究，获取了下马岭组地层沉积特征与碎屑锆石的U-Pb年龄。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示下马岭组石英砂岩样品中的碎屑锆石²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb年龄范围为3 270～1 806 Ma,且展示2 530 Ma和1 880 Ma两个显著峰值，表明下马岭组碎屑岩地层主要由新太古代和古元古代晚期的碎屑物组成，而且这两个显著的年龄峰分别对应于华北克拉通新太古和古元古代两期重大地质事件。此外，另有少量～2 750 Ma和3 200 Ma的碎屑锆石，分别对应两期华北克拉通太古宙岩浆事件。碎屑锆石年龄分布特征显示下马岭组沉积于伸展背景。该文结合蓟县系和其下伏长城系沉积组合与盆地古地理分析，提出燕辽裂谷盆地的构造演化可大致分为4个阶段，分别是(1)碰撞后伸展转换阶段(1.85～1.60 Ga...