奥陶系海相碳酸盐锶同位素组成及受成岩流体的影响

综合了已有的全球奥陶系海相碳酸盐的锶同位素分析结果及演化趋势,测试了塔里木盆地北部奥陶系4种类型共计51个非沉积碳酸盐矿物的锶同位素组成,通过对照研究,得出如下认识:(1)奥陶纪全球海水87Sr/86Sr比值具有随时间单调下降的总体趋势,其原因与晚寒武世-奥陶纪的全球淹没事件,以及广阔陆表海和有关的沉积物对放射性成因锶的封存作用有关;(2)塔里木盆地塔中地区海相碳酸盐的锶同位素演化趋势总体上与全球一致,说明全球海平面变化仍然是塔里木盆地海相碳酸盐锶同位素组成与演化的主要控制因素;(3)塔里木盆地塔中地区上奥陶统部分海相碳酸盐87Sr/86Sr比值的降低可能与深部流体的影响有关;(4)塔里木盆地塔中地区上奥陶统部分海相碳酸盐样品87Sr/86Sr比值的升高与晚奥陶世盆地抬升过程造成的表生成岩环境中近地表大气淡水作用带来的富放射性成因锶的影响有关;(5)分布于塔里木盆地北部奥陶系风化壳中非沉积碳酸盐具有很高的87Sr/86Sr比值,最低值也显著高于0.7079左右的晚奥陶世末海水的锶同位素组成,说明大气淡水及壳源组分在奥陶系水岩反应中具有极为重要的意义;(6)奥陶系风化壳中的4种非沉积成因方解石中,与不整合面附近古喀斯特作用有关的方解石的87Sr/86Sr比值最高,显著高于各种成因的裂隙(构造或非构造成因裂隙)中的方解石,说明在非海相流体的影响中,不整合面附近的大气淡水作用是最为重要的.     

锶同位素地层学在海相地层定年中的潜在价值

锶同位素地层学在海相地层的对比和定年中具有十分重要的作用。随着锶同位素地层学的深入研究，人们清楚地认识到海水的锶同位素组成是全球变化的灵敏指示剂。显生宙以来全球海水的^87Sr／^86Sr比值是时间的函数，可以把锶同位素组成用于海相地层的定年和进行全球对比，估计沉积间断持续时间、生物带的时间范围和发展阶段，从而为重要地球化学周期的预测提供基础参数。当锶同位素地层学用于定年时，其地质年龄的精确度取决于几个因素，包括样品原始锶同位素组成的保存情况、分析精度、用于建立数据库样品年龄的可信度以及^87Sr／^86Sr比值—年龄曲线的最佳拟合方法等。     

碳酸盐成岩作用的研究前沿和值得思考的问题

碳酸盐成岩作用在碳酸盐沉积学,尤其是在碳酸盐储层沉积学中具有十分重要的意义,近年在以下领域取得重要进展:(1)白云岩烃类储层的几何学和岩石成因学,尤其涉及到对已有白云化模式的评论和重新认识等.(2)碳酸盐储层热液改造的构造控制机理,涉及热液白云岩的成因及其对烃类储层的影响,尤其是深部热流体对碳酸盐成岩作用的影响.(3)对一些经典成岩理论的更新和对传统成岩理论的挑战,尤其是对混合水成岩作用带和对海水环境下的埋藏成岩作用的重新认识等.(4)锶同位素组成在海相碳酸盐研究中的广泛应用,涉及对地质事件的跟踪研究、海相地层的等时对比、定年和成岩过程中水-岩相互作用的研究等.然而,碳酸盐成岩作用研究中也存在一些问题值得我们思考:(1)深埋条件下碳酸盐最为重要的溶解介质可能是作为硫酸盐还原作用产物的H2S和CO2,但并非是温度越高,碳酸盐越溶解,相对较低的温度条件反而有利于溶解,这就是所谓的倒退溶解模式.(2)碳酸盐溶解需要有温度的降低(即必须要有足够的负△T),这可通过两种途径实现:其一是沿断层向上运移的流体,显示断层等构造作用在碳酸盐成岩研究中的重要性;二是构造抬升,显示与构造有关的埋藏历史在碳酸盐成岩研究中的重要性.(3)控制白云石锶含量最为重要的因素是其晶体化学习性,锶在白云石中的较低的分配系数导致了白云岩普遍较低的锶含量,因此,我们不能仅利用白云岩的锶含量来判断白云化流体的性质,白云岩较低的锶含量也不能说明相应的白云化流体与海水无关.(4)与硫酸盐还原作用有关的SO42-的带出会诱发白云化作用或白云石的沉淀,而与硫酸盐溶解有关的SO42-的引入则会加速白云石的溶解.     

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.     

晚奥陶世碳酸岩锶同位素(87Sr/86Sr)以及元素(Sr,Mn,Fe)特征的成岩效应(英文)

详细评估成岩作用对碳酸岩锶同位素组成以及元素含量的影响是应用其揭示古环境变化的重要前提。本文探究来自美国Monitor Range的一个晚奥陶世剖面碳酸岩⁸⁷Sr/⁸⁶的主要控制因素。结果显示,在生物带D.ornatus的中上部,⁸⁷Sr/⁸⁶从0.70794升高至0.70830,显著高于已发表的同时期样品的比值(～0.7079)。这一异常高的⁸⁷Sr/⁸⁶比值指示了后期、局部过程对研究剖面碳酸岩原始锶同位素信息的改变,因而不能代表同时期海水的锶同位素组成。另外,⁸⁷Sr/⁸⁶与成岩作用指标(Mn、Fe含量,Mn/Sr与Fe/Sr比值)呈显著的正相关关系,表明成岩蚀变是所测异常⁸⁷Sr/⁸⁶的主控因素。通过成岩流体-岩石反应的数值模型计算,再次证实所测的锶同位素以及元素数据可用成岩作用造成的碳酸岩化学组成变化进行很好的解释。本文结果表明,即使碳酸岩样品满足“[Sr]&g...     

龙门山泥盆纪锶同位素演化曲线的全球对比及海相地层的定年

在将龙门山泥盆纪海相碳酸盐锶同位素演化曲线全球对比的基础上,用锶同位素地层学原理确定了剖面中Frasnian/Famennian阶和泥盆/石炭系的界线.研究表明,龙门山泥盆纪锶同位素演化曲线有良好的全球可对比性,显示锶同位素地层学在全球远距离对比以及作为海相地层定年工具中的潜在意义.     

锶同位素研究在古季风演化研究中的应用研究

自从Rb-Sr同位素体系被应用于地质年龄以来,随着Rb-Sr同位素地球化学理论和测试分析技术的逐步发展和完善,其应用越来越广泛。主要介绍了锶同位素的基本地球化学特征,分析了锶同位素研究进行全球对比的可能性,探讨了锶同位素研究在我国黄土季风演化研究中的应用。众多研究显示Rb/Sr和87Sr/86Sr的比值变化受控于风化成壤作用的强弱,与降雨量、磁化率变化有很好的线性相关关系。通过曲线的分析、对比发现Rb/Sr和87Sr/86Sr曲线所蕴含的气候信息比磁化率曲线更为丰富和详细,与SPECMAP     

鄂尔多斯盆地奥陶系石灰岩岩相及地球化学特征

为探讨鄂尔多斯盆地奥陶系石灰岩的岩相和地球化学特征,在露头及岩心观察、岩石薄片鉴定的基础上,确定了石灰岩的主要类型,结合碳、氧稳定同位素、锶同位素、主、微量元素分析等地球化学分析数据,确定了各类石灰岩的地球化学特征。据成岩环境及主要成岩作用,识别出奥陶系主要的石灰岩类型,即泥晶灰岩、海水及淡水亮晶胶结颗粒灰岩、去膏、云化细-粗晶次生灰岩、破裂及紊乱岩溶角砾灰岩;正常海水环境成因的石灰岩具有高δ~(13)C,δ~(18)O,低~(87)Sr/~(86)Sr,富含Sr,贫Mn,Fe及重金属和稀土元素,受淡水环境影响的石灰岩,具有低δ~(13)C,δ~(18)O,高~(87)Sr/~(86)Sr,贫Sr,富含Mn,Fe及重金属和稀土元素的特征。研究结果表明岩石薄片鉴定以及岩石地球化学分析是开展碳酸盐岩成因研究的有效方法。     

川东L2井三叠系飞仙关组碳酸盐样品的锶同位素年龄标定

测试了四川盆地东部L2井三叠系飞仙关组碳酸盐样品87Sr/86Sr比值,以及相应的Mg,Sr和Mn的含量.在对样品进行成岩蚀变性评价的基础上,根据锶同位素地层学的原理,尝试对这些样品进行了年龄标定.4个样品分别位于L2井深度为3 297.6 m,3 290.0 m,3 268.8 m和3 201.6 m处;其87Sr/86Sr比值分别为0.707 330,0.707 340,0.707 348和0.707 383;年龄的标定结果分别为245.3 Ma,245.2 Ma,245.1 Ma和245.0 Ma.除深度3 201.6 m的样品因成岩蚀变,其年龄值的可靠程度较低以外,其余3个样品的年龄值都具有较高的可靠程度.     

京山地区方解石脉包裹体、同位素特征及古流体指示意义

通过流体包裹体,碳、氧、锶同位素资料分析及盆地模拟,对中扬子北缘京山地区古流体活动期次和流体来源进行研究。结果表明:包裹体均一温度指示京山地区存在4～5幕流体活动,确定地层裂缝中大规模流体活动时间为距今150～60 Ma;方解石脉体中捕获地层水盐度为12%～18%,具高盐度特征;奥陶系和三叠系灰岩围岩与方解石脉体的碳同位素δ13C值相当,方解石脉体沉淀时地层水的氧同位素δ18OSMOW值(5‰～12.5‰)高于海水,成岩流体为源于同层深部地层水;二叠系方解石脉体的δ13C、δ18O值较围岩偏负,锶同位素Sr87/Sr86值(0.707292～0.707735)与同期海水相当,成岩流体源于受有机质影响的本层地层水;中扬子北缘在距今150～60 Ma的构造挤压抬升作用中伴随的流体活动以同层内流动为主,穿层流动和地表水下渗影响微弱,古油气保存条件未遭受严重破坏。     

福建李坊重晶石矿床锶同位素组成及成因意义

通过对李坊重晶石矿床重晶石的Sr同位素分析,探讨钡的物质来源.结果显示,重晶石的Rb含量为2.70×10~(-6)～13.41×10~(-6), Sr含量为520.40×10~(-6)～2 166.00×10~(-6),~(87)Rb/~(86)Sr比值低,~(87)Sr/~(86)Sr比值介于0.710 81～0.711 80之间,平均值为0.711 26,高于同时期海水锶的~(87)Sr/~(86)Sr比值,低于壳源锶的~(87)Sr/~(86)Sr平均值,表明重晶石的锶来自海水锶与壳源锶的混合.示踪结果显示重晶石的钡主要来源于下伏地层,并暗示基底属于大陆型地壳.     

早古生代海相碳酸盐的成岩蚀变性及其对海水信息的保存性

有关海相碳酸盐对海水信息保存性的评估研究近年来得到了越来越多的重视，已成为古海洋学研究一个不可缺少的重要前提，其发展对古海洋学及其他相关学科研究水平的提高至关重要，通过对重庆市秀山剖面早古生代海相碳酸盐的阴极发光性和Mn,Sr,Fe,Mg等元素分析，评估了早古生代层中各种碳酸盐结构组分对海水信息的保存信息的保存性及主要控制因素。除细结构的微晶方解石和腕足类壳对海水信息保存较好以外，白云石，尤其是微－粉晶白云石对海水信息的可保存性也得到肯定，在控制碳酸盐矿物成岩蚀变性的因素中，除要注意其原始矿物是否具有较高的抗成岩蚀变能力外，同时要注意岩石原生孔隙度和岩石中陆源碎屑含量对碳酸盐岩蚀变的影响，作者还强调了成岩过程中由长石等铝硅酸溶解提供壳源Sr所造成的碳酸盐矿物成岩蚀变可能表现为较高的Sr含量，这是将Sr含量作为评估方法时需要注意的，在不进行^87Sr/^86Sr测定的前提下，Mn/Sr比值可弥补这方面的不足。     

锶同位素研究在古季风演化研究中的应用研究

自从Rb—Sr同位素体系被应用于地质年龄以来，随着Rb—Sr同位素地球化学理论和测试分析技术的逐步发展和完善，其应用越来越广泛。主要介绍了锶同位素的基本地球化学特征，分析了锶同位素研究进行全球对比的可能性，探讨了锶同位素研究在我国黄土季风演化研究中的应用。众多研究显示Rb／Sr和^87Sr／^86Sr的比值变化受控于风化成壤作用的强弱，与降雨量、磁化率变化有很好的线性相关关系。通过曲线的分析、对比发现Rb／Sr和^87Sr／^86Sr曲线所蕴含的气候信息比磁化率曲线更为丰富和详细，与SPECMAP δ^18O曲线具有同步变化特征和更好的对应关系。这些研究表明Rb／Sr和^87Sr／^86Sr比值极可能是一种东亚夏季风演化更为灵敏的替代性指标，在古气候重建中有着广阔的应用前景。     

川东北下三叠统飞仙关组白云岩成因——来自岩石结构的证据

以岩石结构分析为基础,结合自云石有序度和Sr含量及Sr同位素等资料,对川东北下三叠统飞仙关组广泛发育的白云岩成因进行研究,从中识别出准同生白云岩和埋藏白云岩两种成因类型.其中具有储集意义的仅为多期次埋藏交代成因的成岩白云岩,包括鲕粒白云岩和晶粒白云岩两种主要结构类型.综合成岩埋藏白云岩的结构与有序度和Sr含量及Sr同位素地球化学特征,可将埋藏白云化过程划分为早、中、晚三个成岩阶段.各阶段储层白云岩的岩石结构虽然有显著的差别,但微量元素Sr含量和Sr同位素地球化学特征具有明显的相似性与周源性,不仅显示了埋藏白云化流体为具备早三叠世海水Sr同位素组成特征的海源地层水而与大气淡水无关,同时反映了多期次的埋藏白云化作用是发生在继承性发展演化的过程中的和相对封闭的体系中,因此,对储层的发育和天然气的聚集成藏都非常有利.     

鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩储层中的鞍形白云石胶结物及其对储层的影响

鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩中存在鞍形白云石胶结物,它们具有强烈波状消光等鞍形白云石的典型结构特征,主要分布在石炭系本溪组、二叠系太原组和山西组下部等具有海相色彩的地层中,其矿物学、岩石学和地球化学研究有助于加深人们对鞍形白云石形成机制及其与储层发育关系的研究.从薄片分析,化学分析,碳、氧、锶同位素分析,阴极发光分析和X射线衍射分析结果中获得了鞍形白云石的如下信息:(1)鞍形白云石中FeCO3的摩尔分数变化在13%～23%之间,均属铁白云石.(2)鞍形白云石沉淀开始于碎屑石英次生加大之前,沉淀温度80～120℃.(3)鞍形白云石沉淀流体的δ18O值大致变化在+3‰～-6‰之间,沉淀流体盐度高于二叠纪海水.(4)鞍形白云石的碳同位素组成表明与海水有关的无机碳是其主要碳源.(5)鞍形白云石极其富集的放射性成因锶(87Sr/86Sr变化在0.707 116～0.725 223之间),这与上古生界鞍形白云石本身产于碎屑岩地层有关.(6)低含量的鞍形白云石胶结物对碎屑岩储层物性的影响是正面的,属于保持性成岩作用;但过度的鞍形白云石胶结作用对储层的影响则是负面的,属于破坏性成岩作用.这两种成岩作用鞍形白云石胶结物质量分数的界线可能在5%左右.     

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。     

太平洋铁锰结壳中Sr含量变化:一个可能反映古气候变化的指标

铁锰结壳样品中Sr含量随时间的演化曲线与深部海水δ 18 O曲线具有相似变化趋势.尤其是1Ma以来,两者皆以约100ka的周期变化,与地球轨道偏心率的变化周期相符合.表明至少晚第四纪以来,铁锰结壳中Sr含量随时间演化曲线可以示踪古气候变化.影响铁锰结壳中Sr含量变化的几种因素:由间冰期向冰期转化,海平面下降引起近海区域的碳酸盐溶解、海水量减少导致海洋中Sr的含量升高、海洋表层生物生产率增加使表层海水中Sr随生物尸体向深部海水迁移、海洋中碳酸盐补偿深度变深导致深海碳酸盐沉积增加,这些因素综合作用的结果,使得冰期沉积的铁锰结壳Sr含量相对较高,间冰期沉积的铁锰结壳Sr含量相对较低.     

碳酸盐地层中Sr同位素实验关键问题的讨论

减少或消除放射性成因Sr的影响是碳酸盐地层Sr同位素研究技术之关键.碳酸盐地层的Sr同位素研究,是建立在样品不合放射性成因Sr的基础上.离子交换柱不具有消除放射性成因87Sr影响的功能,只能减少或除去Ca2+、Ba2+等阳离子,以便在质谱分析中提高Sr同位素的电离概率,获取更高的灵敏度,同时消除87Rb(同质异位素)对87Sr测定值的干扰.在质谱分析时,一旦发现样品中含Rb,就必然存在放射性成因87Sr的影响,导致测定值偏高.鉴于一些碳酸盐地层内含有富Rb的硅酸盐和其他矿物组分,盲目使用氢氟酸、硝酸、高氯酸等强酸溶解样品,有可能严重地影响到Sr同位素(87Sr/86 Sr)的测定值.实验证明,采用选择性溶解技术,用醋酸或浓度较低的稀盐酸萃取碳酸盐,可以减少或排除硅酸盐及其他富含放射性成因Sr的矿物的影响.     

西藏多不杂铜矿床锶、钕、铪同位素特征及其地质意义

探讨西藏自治区改则县多不杂铜矿床的成矿物质来源及成矿动力学原理。选择矿区内花岗闪长斑岩全岩、黄铁矿以及锆石样品,测试锶、钕、铪同位素组成。结果显示,多不杂铜矿床样品中的Sr初始值介于幔源镁铁质岩石Sr同位素的平均值和壳源硅铝质岩石Sr同位素的平均值之间,靠近幔源镁铁质岩石,暗示花岗闪长斑岩的原始岩浆起源于地幔,在上升侵位时与硅铝质地壳物质发生交换,使其具有壳幔混染特征;花岗闪长斑岩具有相对高(~(87)Sr/~(86)Sr)i、低~(143) Nd/~(144) Nd的特征是交代富集地幔的反映,锶同位素的迁移行为与成矿元素相似,携带含矿物质的流体由斑岩体向围岩进行了迁移,并与围岩之间发生充填交代,导致变质砂岩含矿;锆石ε_(Hf)(t)值基本为正值,且变化范围较大,是有较多幔源组分参与成岩的标志,指示幔源岩浆作用过程中伴有地壳流体的混染。矿床成因综合研究初步揭示多不杂铜矿床是由地幔流体作用引发壳幔物质混染叠加成矿。     

羌塘盆地南部古油藏带布曲组白云岩地球化学特征及成因机制

探讨羌塘盆地南部古油气藏中侏罗统布曲组白云岩的成因机制。通过对布曲组岩心观察、岩石学研究及微区C、O、Sr同位素分析,确定布曲组白云岩包括保留先驱灰岩原始组构白云岩、晶粒白云岩和白云石充填物。其中保留先驱灰岩原始组构的白云岩Sr同位素值与同期海水相似,C-O同位素值较同期灰岩偏正,属于准同生阶段高位体系域晚期局限环境中蒸发的咸化海水,高度过饱和的白云石化流体快速通过有利于原始组构的保存。晶粒白云石中分别由细晶自形白云石和细晶半自形白云石构成的白云岩Sr同位素值与同期海水相似,C-O同位素值较同期灰岩偏正,较保留先驱灰岩原始组构白云岩负偏,为浅埋藏阶段、高位体系域晚期局限环境中因蒸发咸化的海水回流或下渗扩散交代先驱灰岩而来,过度白云石化是形成细晶半自形白云石的主要原因。由中-粗晶他形白云石构成的白云岩形成于中-深埋藏阶段,Sr同位素值与同期海水相似;但O同位素值较前几种白云岩负偏,可能为早期白云石重结晶的结果;部分样品C同位素值与灰岩相似,可能为不彻底交代灰岩的结果;较高的成岩温度是晶体发生曲面化的主要原因。细-中晶自形-半自形白云石充填形成于浅埋藏阶段末期到中-深埋藏阶段初期,是化学沉淀或结晶作用的产物。鞍形白云石充填物Sr同位素值普遍高于同期海水,C同位素分布范围较宽,O同位素值比中-粗晶他形白云岩偏负,可能与早白垩世末期的剪切背景造成大气淡水下渗及64~78 Ma B.P.的构造热事件有关。