探索大洋碳储库的演变周期

南沙深海钻孔ODP1143井的5 Ma沉积记录, 揭示出碳同位素变化有0.4~0.5 Ma长周期, 并通过对比证明为全大洋所共有, 反映了大洋碳储库的低频变化. 此类周期性也见于碳酸盐和热带风尘沉积, 说明是由季风等低纬区过程所引起. 无论1143井或其他大洋的第四纪记录, 都表明碳同位素重值期(δ¹³C_max)所反映的大洋碳储库改组, 发生在冰盖大扩张和冰期旋回变型(如“中更新世革命”、“中布容事件”)之前, 证明了碳循环对于冰期变化的调控作用. 可见第四纪冰期旋回应当是高纬与低纬过程, 物理作用(冰盖)和生物地球化学作用(碳循环)相互结合下“双重驱动”的产物, 不能只靠北半球高纬区响应轨道驱动的物理因素来解释. 由于当前地球正处在又一次碳同位素重值期, 理解大洋碳储库的周期演变及其气候影响实属当务之急. 文中还对第四纪以前大洋碳、氧同位素的变化进行比较, 发现在0.4 Ma偏心率长周期上两者同步变化, 随着北极冰盖的发育才失去耦合关系.     

一个多层的早期成岩作用模型

早期成岩作用指的是沉积物在沉积至浅埋藏过程中在沉积颗粒、孔隙水及沉积环境水介质之间发生的一系列物理、化学及生物学作用.早期成岩作用可以在沉积物中形成地球化学层序带,自上而下可依次出现氧化带(OX带)、硫化物还原带(SR带)和甲烷带(ME带)等. 对这些带的部分作用机理的认识已日趋深入,并进而出现了较为成功的早期成岩作用方面的模型.这些模型多以底层水的有机质、溶解氧和硫酸根的浓度,沉积物的孔隙率、沉积速率,以及溶质的扩散系数及有机质的反应速率(后两者可为孔隙水温度的函数)等为已知参数,计算出有机质、溶解氧和硫酸根的浓度在沉积物中随深度的分布,从而区分出氧化带和硫化物还原带.但是,现有的模型只能用来计算一次性的沉积事件,即只能用来计算一个沉积层;而对于有多次性的沉积事件发生,从而形成多个沉积层,并且这些沉积层之间相互存在影响的情形,现有的模型无法应用.而多层沉积的情况在实际中又是经常发生的.因此,本文在现有的单层早期成岩作用模型的基础上,发展出了一个多层的早期成岩作用模型,尝试解决这一问题.     

长山期最大海泛事件及洲际模式研究

海泛事件与凝缩层段是当代层序地层学和旋回层序地层学研究热点之一.凝缩层段(Condensed sedion,CS)是厚度很薄的一个海相地层单位,由沉积速率极缓慢的深海相和半深海相沉积物构成,在区域分布上,它们在最大海泛期延伸最为广泛.它是鉴别最大海泛事件的重要标志.近年来作者在华北地台早古生代地层中发现了陆表海盆地中海绿石质凝缩层     

北冰洋西部楚科奇海盆晚第四纪的冰筏碎屑事件

通过北冰洋西部楚科奇海盆M03孔的沉积物颜色旋回、AMS14C测年、有孔虫丰度、冰筏碎屑(Ice-Rafted Detritus, IRD)与北风脊NWR5孔的对比, 建立了M03孔的地层框架, 其347 cm长的沉积物被划分为MIS 7~MIS 1的沉积序列. 其中, 深度16~20 cm之间可能存在长达10~20 ka的沉积间断. 晚第四纪以来, 楚科奇海盆M03孔可以识别出7个IRD事件, 它们分别出现在MIS 1, MIS 3, MIS 5以及MIS 7. 这些IRD主要被大冰块或者冰山所夹带, 通过加拿大北极群岛的麦克卢尔海峡冰流输出到波弗特海, 并被波弗特环流输送至楚科奇海盆. 楚科奇海盆晚第四纪的IRD事件不仅指示了这些粗碎屑沉积物的来源和冰山的输出事件, 而且还反映了波弗特环流和北美冰盖的演变历史.     

边缘海陆源物质中环境敏感粒度组分的初步分析

对冲绳海槽(A7孔)和琉球海沟(A37孔)的两个重力柱状样品进行了陆源物质提取, 并做了粒度分析和粒度参数的垂向分布序列分析, 检出了对沉积环境变化较敏感的粒度组分. 发现A7和A37孔的敏感粒度组分的峰值和粒度分布范围有较大差别, 这指示了冲绳海槽和琉球海沟的沉积物来源和沉积环境的空间差异. 敏感粒度组分含量随深度变化的初步分析表明, 冲绳海槽A7孔的沉积环境较为稳定, 仅包含2层明显的浊流沉积和1层火山灰层; 而位于琉球海沟A37孔的沉积环境变率较大, 包含6个明显的沉积波动旋回.     

南方网纹红土内是否可能存在多个“沉积-成土”过程的旋回？

通过对安徽宣城向阳剖面Munsell指标、风化强度、磁学参数、稳定碳同位素等的研究, 提出几点与前期研究者的不同看法: (1)向阳剖面色调曲线与游离态铁(Fe_d )、铁游离度(Fe_d/Fe_t)、风化淋溶系数(BA)曲线表明, 顶部黄棕色土的风化程度偏低, 中、下部的风化程度普遍高于上部. 除了顶部黄棕色土层, 其余各层红色调深浅的变化, 与风化强度无必然的联系. 色调的变化可能是次生氧化铁矿物赤铁矿和针铁矿相对含量变化的结果. 因而仅以剖面内部不同层次间颜色的变化来判定存在“沉积-成土”序列, 是不充分的. (2)向阳剖面无网纹或网纹发育较弱的层次磁化率( χ )较高; 而在网纹发育的层次, 由于大量超顺磁颗粒(SP)和稳定单畴(SSD)被淋失或破坏, χ 低于均质红黏土近一个数量级. 向阳剖面c的控制因子并不是风化成土作用的强度, 因而不再有明确的古气候意义, 以χ 曲线来证实存在多个“沉积-成土”过程旋回是不正确的. (3)向阳剖面有机质δ ¹³C曲线说明研究地区自第四纪晚期以来, 森林缩减, C₄植物增加; 但仍无法证实该剖面存在多个“沉积-成土”过程的旋回. (4)目前的证据尚难证实向阳剖面存在类似黄土高原“黄土-古土壤”序列的沉积旋回.     

西北冰洋及白令海沉积物颜色旋回与成因

利用沉积岩芯重建高纬海区古环境变化的瓶颈在于微体生物化石的缺乏限制了有孔虫氧同位素地层学在北冰洋的应用.一些北冰洋岩芯中发现的富Mn褐色旋回沉积似可成为建立冰期尺度年代地层的新手段,但仍存争议.我国多次的北极科考在西北冰洋及白令海的不同海区采获了众多沉积岩芯.对代表性的14根岩芯的测试分析发现,采于西北冰洋陆坡至海盆内的岩芯均有颜色的旋回变化并基本可用颜色反射率参数a*/b*值来指示.a*/b*与Mn,Mn与Mo之间具有较密切的相关变化,沿陆坡向洋盆中央方向,深褐色沉积层中的MnO含量逐渐降低;而采于白令海、北冰洋陆架及近岸深海的岩芯均未出现颜色及Mn含量的旋回变化,且a*/b*与Mn,Mn与Mo之间无任何相关性,同时,MnO含量总体很低.结合部分岩芯的地层年代框架推测,间冰期时,大量风化的陆源Mn元素经陆架被搬运至洋盆,并随洋流分布到氧化环境较强的海区沉积,形成了深褐色沉积层;冰期时,因陆架封冻、海冰覆盖率增高导致还原性沉积环境,造成北冰洋洋盆内形成土黄色或深灰色沉积.在排除成岩作用的影响后,颜色及Mn元素含量的旋回变化应能指示冰期/间冰期旋回变化.     

西安附近马兰黄土中的宇宙尘

中国西北部半干旱-干旱区内的第四纪黄土地层是由风(风易)尘沉积构成,沉积过程基本连续,以后亦未经受明显的地质改造,所以,黄土层序应是保存这一时期的地外陨落物的理想场所之一.基于此,作者选择晚更新世沉积的马兰黄土层(L_1),研究其中保存的宇宙尘及丰度变化.     

长江口第四纪沉积物中构造与古气候耦合作用的探讨

对长江河口区大量第四纪钻孔作了地层描述、粒度分析、磁性测试和微体生物等分析. 据此探讨了新构造运动和古气候对沉积作用和环境演化的控制作用. 结果表明, 这些钻孔地层自下而上可以分出3~6个旋回, 时间尺度约为40~50万年. 下部沉积旋回(上新世与早更新世早期)沉积物基本以含砾(棱角和次棱角状)粗砂、泥质砂为主, 向上变为细粉砂、粉砂质泥; 分选极差, 并含有大量树木碎块, 不含任何海相生物化石; C-M图中以滚动组分占绝对优势, 反映了沉积盆地初期强烈的构造沉降控制因素, 沉积环境以山涧冲、洪积为特征. 中部沉积旋回(早更新世中期至中更新世)沉积物为砾质砂, 并逐渐过渡到上部黏土质粉砂, 分选差-较差; 海相有孔虫、介形虫零星出现; C-M图反映了滚动、跳跃和悬浮混合的沉积作用, 体现了河流沉积体系向辫状-准曲流河演变的特征. 上部沉积旋回(晚更新世-全新世)由含砾砂、向上变为细砂和粉砂质黏土, 细颗粒地层厚度明显增大, 分选较好—好; 出现大量有孔虫和海相介型虫, 且连续分布; C-M图表现为跳跃和悬浮作用占优, 滚动组分逐渐消失; 表明河流沉积体系逐渐向准平原-平原河流演变, 并明显受到海侵影响, 溺谷相、浅海相和三角洲相发育; 反映了本区沉降盆地在演化过程中受到不断增强的气候作用的演变特点.     

触发和驱动第四纪冰期的机制是什么?

晚新生代地球环境演化的重要事件包括冰期气候和人类起源等,其中,冰期及其旋回问题受到广泛关注,但迄今没有被广泛接受的理论解释.地球构造活动诱发的地表风化强度和大洋环流变化,改变了大气CO_2含量和地表热量传输过程,其与地球运动轨道变化调制的太阳辐射量变化周期,包括地球轨道偏心率、黄赤夹角和岁差等,共同驱动了第四纪大冰期降临及旋回变化.其中,太阳辐射量变化起主导作用.在包括海陆配置、大气CO_2、洋流变化、岩石风化等达到临界点的背景下,太阳辐射量变化驱动着第四纪冰期气候旋回变化.在晚上新世,由于地表化学风化加强、深海沉积埋藏碳增多,使得大气中CO_2含量减少,温室气体效应减弱;加上高纬地区接受太阳辐射量降到临界值,高纬地区冰川发育并形成强大的反馈机制,北半球冰期来临并在之后发生了中更新世冰期气候转型.在上新世-更新世的古气候变化中,存在~400,100,41和23ka等周期,这是太阳辐射量变化驱动的结果;其中,大气CO_2和冰冻圈反馈起到重要的放大作用.近200年以来,人类急剧向大气中排放CO_2气体,增强了温室气体效应,可能改变冰期气候的趋向.     

上海地区第四纪地层与古气候

上海地区位于长江三角洲前缘。在地质构造上处于苏北凹陷边缘。自第四纪以来为一沉降区,沉积了150—400米厚的疏松沉积层。本文以九个典型深孔所提供的孢粉微体古生物及岩性岩相等资料为基础,分析整理了二百多个深孔和三百个浅孔的岩性岩相资料,对本区的第四纪沉积过程和地层划分、古气候和海浸海退等提出初步意见。     

晚更新世以来塔克拉玛干沙漠中部地区的环境演变

选取塔克拉玛干沙漠中西部南-北大断面为考察路线,综合运用第四纪地质学、地貌学等学科的研究方法,对9个河流-湖泊(及静水)-风沙沉积地层的古环境特征进行了解析和探讨.目前这些剖面都处于风沙环境,但保存的古河流沉积和湖泊(静水)沉积暗示这些区域都曾是河流所到之处或较长时间被水体淹没.通过光释光测年方法对河流和湖泊的起始时间进行了界定;选取颜色、粒度和磁化率等代用指标明确古环境意义.古环境代用指标值与野外沉积相的判断结果基本一致,河流和风沙沉积的粒度较湖相沉积为粗,磁化率总体较低,湖相沉积的碳酸钙含量较高.研究区河流和湖相沉积的持续时间说明,塔克拉玛干沙漠自晚更新世以来至少经历过3个相对比较湿润的时段,即约70～50 ka、末次冰期冰消期(约17～11 ka)和全新世晚期(约5～2 ka).对比分析表明,塔克拉玛干沙漠的古环境演变过程和机制与中国北方地区其他沙漠、沙地存在显著区别.     

琼东南盆地深水重力流沉积旋回

通过3D地震资料,在琼东南盆地西部陆坡(15°30′00″~16°30′00″N)、早更新世至今的沉积地层中,自下而上依次识别了3套重力流沉积旋回,每套重力流沉积旋回由下部的块体搬运沉积体系和上部的水道-堤岸沉积体系构成.块体搬运沉积体系整体呈现为杂乱、半透明状的地震反射特征,底界面发育侵蚀沟谷,内部发育逆冲断层;水道-堤岸沉积体系整体表现为平行、连续同向轴的地震反射特征,局部半透明,发育弯曲水道、海鸥翼状堤岸、越岸沉积、决口扇和滑塌体.依据海底地形、重力流流动方向和中南半岛的山间河流分布推断越南中部山区是研究区的重力流物源,山间河流是主要的输送途径,指出陆架-陆坡的快速沉积物堆积是形成重力流沉积旋回的基本条件,探讨了海平面变化过程中的孔隙流体压力变化与重力流沉积体系类型之间的对应关系,并在理论上推测重力流旋回周期与更新世偏心率长周期(400~500 ka)的海平面变化一致.     

我国华北地区晚古生代“约代尔”旋回沉积的发现及其意义

在华北鄂尔多斯地块东部(山西省和陕西省东部)上石炭统太原组的中上部发育了一套浅海陆源碎屑-碳酸盐含煤旋回沉积地层,即本文提出的“约代尔”旋回(Yoredale cyc1ic)沉积。约代尔旋回沉积最早发现于英国彭奈恩山脉的约代尔-温斯利代尔地区的石炭纪韦先期地层中,以后又发现类似的旋回沉积广泛发育于北美内陆的宾夕法尼亚地层中。于是这种特     

库车拗陷大中型气田形成的地质条件

库车拗陷三叠至侏罗系烃源岩分布面积10000 km²以上, 厚度可达1000 m, 暗色泥岩、碳质泥岩、煤岩有机碳含量分别可达6%, 40%和93%, 有机质以腐殖型为主, 形成了一个超强充注的富气系统; 上第三系、下第三系膏盐岩、膏泥岩优质区域盖层分别与上第三系砂岩和白垩系至下第三系砂岩构成库车拗陷最重要的储盖组合, 其次是侏罗系泥岩与砂岩构成的储盖组合; 褶皱-逆冲断带圈闭定型晚, 主要形成于晚第三纪至第四纪, 其中可识别出10种构造样式, 它们具有南北分带、东西分段、上下分层的分布特征, 与被动顶板双重构造有关的盐下断弯背斜为最有利圈闭; 该油气系统以晚期成藏为特征, 喜马拉雅早期以形成凝析油气藏和油藏为主, 主要分布在生烃中心的外环, 喜马拉雅中、晚期是气藏主要形成期, 分布在靠近生烃中心的内环; 气藏超压与巨厚膏盐岩盖层形成封闭体系、强烈构造挤压作用及抬升作用有关. 在库车拗陷褶皱-冲断带第二、三排构造带, 第三系膏盐岩、膏泥岩优质区域盖层之下的完整背斜圈闭是进一步寻找大中型气田的主要目标.     

华北北部晚寒武世碳酸盐岩等时性研究

在详细的室内外地层学、岩石学及沉积学研究基础上,作者将本区晚寒武世广泛发育的类型丰富的碳酸盐岩地层划分为五个三级旋回,通过分析对比及对这些沉积旋回主要控制因素的讨论,认为这些对应沉积旋回分别具有等时性意义,通过对对应沉积旋回及其中广泛分布的风暴岩分析对比,认为对应旋回及半旋回沉积及其中的风暴沉积可以作为等时性标志层,并利用旋回Ⅲ下半旋回沉积及其中的一期风暴岩作了高精度岩相古地理图。     

西太平洋暖池晚第四纪黏土矿物的冰期旋回和岁差周期

西太平洋暖池晚第四纪370kaBP以来的黏土矿物含量呈现明显的冰期-间冰期旋回变化,蒙脱石(62%～91%)为主要的黏土矿物,含量在冰期时增高,间冰期时下降;绿泥石(4%～21%)、伊利石(4%～12%)和高岭石(2%～10%)含量依次递减,三者具有相同的变化型式,并与蒙脱石含量的变化呈镜像关系.研究认为,以蒙脱石为主的黏土矿物是陆源碎屑成因,绝大部分来自新几内亚岛的河流输入.黏土矿物含量在冰期-间冰期旋回上的变化与海平面升降有关.在海平面较低时,新几内亚岛的河流物质更容易穿越狭窄的陆架,直接输入向西流动的次表层流,汇入赤道潜流而最终沉积至西太平洋暖池核心区.蒙脱石含量的岁差周期反映了物源区新几内亚岛的机械剥蚀强度,表现为河流径流量的大小,受控于降雨量的分布,指示了赤道辐合带(ITCZ)在轨道尺度上的经向迁移.     

云南星云湖现代盘星藻与湖泊水深关系及其化石记录的探讨

盘星藻化石在我国第四纪湖相地层中频繁出现,但其在第四纪古环境研究中的指示意义存在较大的争议.一些研究认为盘星藻大量的出现代表了湖泊变浅,一些研究则认为盘星藻主要集中在湖泊水深较大的区域.本文对位于云南中部的星云湖现代水样和湖床表层沉积物样品中盘星藻的分布状态进行调查研究,结果显示湖面水体中盘星藻浓度在水平方向上随水深基本没有变化,在垂直方向上盘星藻在湖水底部浓度最大,推测可能与盘星藻重力沉降及波浪扰动底泥产生的再沉积作用有关;湖床表层沉积物中盘星藻含量与水深无明显关系.初步认为,在一些较大湖泊的沉积物中,盘星藻的分布与水深的关系可能是沉积过程造成的,较大湖泊中风浪的作用使得盘星藻趋中沉积非常明显;而湖水中是否有大量盘星藻生长可能与河流输入、水体营养化状态、水温、p H、盐度等水环境状态有关.不同区域、不同类型的湖泊可能机制并不一样,没有统一的规律.因此,在第四纪古环境研究中将盘星藻含量作为水深的指标需结合其他指标综合分析.星云湖过去3000年化石盘星藻含量的变化与沉积物粒度和磁化率指示的区域人类活动强度变化趋势一致,且更敏感地响应了人类活动导致的湖泊水体富营养化过程.     

四川城口陡山沱组的Epiphyton锰质叠层石

一、地质概况 上扬子地台北缘展布着震且纪陡山沱期锰矿沉积成矿带.Epiphyton锰质叠层石发现在成矿带东段高燕锰矿的太山村采坑。在高燕一带,陡山沱组厚度50—60m,下部是夹有砂岩、石煤的碳质泥岩,上部是含锰泥质白云岩,在泥岩和白云岩之间是厚度1.5—2.5m的锰矿层.矿层多呈薄层状并夹有薄厚不等的含锰碳质泥岩.据显微镜、扫描电镜观察和X-射线衍射、X-射线能谱测试结果,组成矿石的主要矿物是钙菱锰矿,其次是少量的石英、白云石、锰白云石、黄铁矿、伊利石和有机炭等.锰质叠层石是矿石类型之一,呈数毫米至数厘米厚的薄层夹在矿层的中部(图1-A)。     

山东昌潍古新统侯镇组

山东昌邑、潍县和寿光一带的第四系覆盖区(图1),经石油钻孔揭露,油区现称为孔店组的这套地层自下而上分为:孔3、孔2和孔1段。孔3段为厚层玄武岩和安山岩,夹紫红色泥岩或砂岩;孔2段以灰色、深灰色泥岩为主,夹泥质粉砂岩、泥灰岩、油页岩、炭质泥岩或薄煤层,中部普遍见砾岩或含砾砂岩层;孔1段为紫红色泥岩夹棕红色砂岩。