收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

皖南新元古界蓝田组碳酸盐岩沉积地球化学

赵彦彦  
【摘要】: 新元古代晚期气候剧烈变化,冰川事件广泛发育。冰期沉积物之上往往被碳酸盐岩直接覆盖,并且这些碳酸盐岩具有特殊的沉积结构、元素和同位素地球化学组成,因此它们已成为近年来国际地球科学研究的前沿和热点之一。中国华南地区发育完整的新元古代震旦系(Ediacaran system)地层,是研究“雪球地球事件”之后古环境变化、古气候变迁、沉积水体组成和生物演化等科学问题最理想的天然实验室。 安徽南部震旦系雷公坞组对应于Marinoan冰期沉积,与华南其它地区的南沱组冰碛岩可以对比。蓝田组碳酸盐岩直接不整合地覆盖在雷公坞组冰碛岩之上,其生物标志、化学地层和年代学证据表明它与华南其它地区陡山沱组可进行对比。蓝田组发育上下两段碳酸盐岩地层,其中下段碳酸盐岩属于Marinoan冰期之后的帽碳酸盐岩,可与华南陡山沱组下部碳酸盐岩进行对比;而上段碳酸盐岩直接覆盖在黑色页岩之上,可与陡山沱组上部碳酸盐岩进行对比。由于蓝田组碳酸盐岩与华南其它地区同时期地层既具有相似性又存在一定的差别,因此对其形成环境的研究可为“雪球地球事件”之后的古沉积环境和古气候变迁提供重要线索。 本学位论文采用多种地球化学分析手段,包括主量元素和微量元素分析以及C、O和Sr同位素分析,对皖南石盂和皮园村两个地点的震旦系蓝田组上下两段碳酸盐岩进行了系统的剖面采集及其对应的地球化学研究。由于这些碳酸盐岩中还发育细小的方解石脉体,因此对脉体的元素和同位素组成采用显微取样方法进行了研究。所获得的结果为理解蓝田组碳酸盐岩的沉积环境及其与“雪球地球事件”之间的关系提供了地球化学制约。 蓝田组碳酸盐岩并不是由纯碳酸盐矿物组成,其中还含有少量非碳酸盐岩物质,如陆源硅质碎屑、FeMn氧化物、硫化物等。由于这些组分的物理化学性质不同,在化学沉积和成岩蚀变以及分析过程中,不同组分间会相互影响,因此本文应用不同强度的酸对碳酸盐岩进行了分步溶解。结果表明,0.5M醋酸溶解的物质(溶液Ⅰ)主要是方解石,其微量元素和锶同位素组成没有受到非碳酸盐岩物质及蚀变作用的影响,能够代表碳酸盐沉积时的地球化学特征。上下两段碳酸盐岩的溶液Ⅰ都表现为高锶含量、高~(87)Sr/~(86)Sr比值、LREE弱亏损、弱La正异常、弱Gd和Ce以及Er负异常、低Y/Ho比,而下段碳酸盐岩还有明显Eu正异常。这些特征说明,蓝田组上下两段碳酸盐岩具有相似的沉积环境,但是与海相碳酸盐岩的地球化学特征存在明显差别,因此是从淡水为主的环境中沉淀的,其中Ce负异常说明沉积水体呈氧化状态。大部分样品中3.4M醋酸溶解物质(溶液Ⅱ)的微量元素组成明显不同于溶液Ⅰ已经不同程度地受到硅酸盐矿物的污染,不能用来指示沉积环境。残渣中元素组成说明,上段和下段碳酸盐岩的硅酸盐物质来源于不同的陆源区。 蓝田组上下两段碳酸盐岩中纯碳酸盐部分由不同矿物组成。为了更好识别这些矿物是否保存原始地球化学特征,本文应用温差法对碳酸盐岩碳氧同位素进行分析。通过共生白云石和方解石的热力学分馏和水岩交换模型,计算得到皮园村剖面上段碳酸盐岩的初始δ~(18)O值高于-11.9‰(PDB),初始δ~(13)C值为-10.5--9.5‰;石盂剖面上段碳酸盐岩的初始δ~(18)O值为-25.6--18.6‰(PDB),δ~(13)C值为-11.7--7.9‰;石盂剖面下段碳酸盐岩的初始δ~(18)O值为-12.8--10.9‰(PDB),初始δ~(13)C值为-5.3--3.5‰。石盂剖面上段碳酸盐岩中低δ~(18)O值与现代极地沉积碳酸盐岩的δ~(18)O相近,要求沉积水体的δ~(18)O值低达-30--18‰(SMOW)。这说明,该段碳酸盐岩可能在大陆边缘盆地中沉淀的,沉积水体中有大量低δ~(18)O值淡水的加入。δ~(18)O值相对较高的皮园村剖面上段碳酸盐岩和石盂剖面下段碳酸盐岩可能是在δ~(18)O值与海水相近的水体中沉淀的。由于上段碳酸盐岩中低的δ~(13)C值与低δ~(18)O值共生,因此低δ~(13)C值可能与陆源有机质的分解有关,而下段碳酸盐岩中δ~(13)C值可能与甲烷渗漏有关。 皮园村剖面上段碳酸盐岩中围岩的稀土配分型式以及Sr同位素组成表明,有大量陆源物质加入沉积水体中。其相对较高的δ~(18)O值说明,沉积水体氧同位素组成可能与新元古代海水相近,因此其沉积时可能有δ~(18)O值与当时海水相近的海洋冰川融水加入;并且水体携带有陆源物质,结果使得沉积盆地中水体δ~(18)O值与海水相近,但是微量元素组成却受控于陆源物质。石盂剖面上段碳酸盐岩具有与皮园村剖面相似的稀土配分特征和Sr同位素组成,但是具有相对较低的δ~(18)O值,显示有大量低δ~(18)O值大陆冰川融水携带了陆源物质加入沉积水体中。由于上段碳酸盐岩是在Ediacaran生物群出现之前、Gaskiers冰期结束之后沉淀的,因此海洋冰川和大陆冰川可能都属于Gaksiers冰期产物。两个剖面在主微量元素和同位素组成之间的差异说明,碳酸盐岩是从不同氧同位素组成的沉积水体中快速沉淀的,因此当时海水与冰川融水之间没有达到氧同位素均一化。由此可以推测,当时皖南地区属于大陆边缘盆地,皮园村沉积盆地位于大洋一侧,沉积水体与大洋之间有充分交换;而石盂沉积盆地位于大陆一侧,与大洋之间缺乏连通。石盂剖面下段碳酸盐岩中围岩的稀土配分型式和Sr同位素组成表明有大量陆源物质的加入,其δ~(18)O值说明沉积水体氧同位素组成与新元古代海水相近。由于蓝田组下段碳酸盐岩是在全球性Marinoan冰期结束之后形成,其沉积时可能有δ~(18)O值与当时海水相近的海洋冰川融水加入。 蓝田组上下两段碳酸盐岩中围岩和脉体的岩相学特征、元素组成和碳氧同位素特征显示,每一部分方解石脉的δ~(13)C值与各自微晶围岩的δ~(13)C值相近,指示成岩流体的碳主要来自于早期沉积的微晶围岩。从蓝田组上下两段碳酸盐岩中方解石脉的碳氧同位素和元素组成来看,成岩流体大部分都属于外部流体,但皮园村剖面上段碳酸盐岩中的一期成岩流体属于内部流体。三段碳酸盐岩中的一类方解石脉的δ~(18)O值比较低(-28.6--18.1‰),指示这类成岩流体来源于大陆冰川融水,但它们在各段岩石中具有不同的稀土配分型式,这说明了这些成岩流体受到不同陆源物质的影响。这类低δ~(18)O值的成岩流体在皮园村和石盂地区广泛分布。皮园村剖面的蓝田组上段碳酸盐岩中另一类方解石脉的δ~(18)O值比上一类的高,为-17.2--11.3‰,与围岩的相近,这指示了这类成岩流体属于内部流体,与沉积流体的组成相近。但脉体与围岩具有不同的稀土配分型式,说明了它们是受不同陆源区的物质控制的。 皖南地区新元古代Marinoan冰期后沉积碳酸盐岩地层与华南及世界上其它地区地层可以对比,因此本文研究结果有助于理解Ediacaran时期大陆边缘沉积盆地的古环境、古气候、生物产率和水体组成等相关科学问题。尤其是对碳酸盐岩中细脉和围岩进行微区碳氧同位素和微量元素研究,为我们认识成岩/蚀变流体的地球化学特征及其源区性质打开了一扇新的窗户。由于这些碳酸盐岩的同位素和元素组成变化与生物地球化学循环改变密切相关,是沉积水体环境变化的指示剂,因此本文在解译这些变化的基础上提出了可能的成因模型,以期对于认识世界上其它地区同时代沉积环境及其生命辐射效应的都有重要意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 晋燧;;加拿大铌钽矿床的新近评价[J];地质与勘探;1972年04期
2 张国栋,王慧中,朱静昌,董荣鑫;苏北下第三系阜宁群碳酸盐岩的基本特征[J];地质科学;1983年02期
3 涂富华;陈兴政;范长贵;;碳酸盐岩压汞资料的整理分析及应用探讨[J];石油勘探与开发;1983年02期
4 王发锟,马凤山;太原、霍县岩溶和岩溶水[J];水文地质工程地质;1988年03期
5 Robert O.Rye;张兴余;;碳酸盐岩为主岩的浸染型金矿床形成模式[J];世界核地质科学;1988年02期
6 刘鑫,杨传忠;碳酸盐岩矿物流体包裹体的主要研究方法及其应用[J];石油实验地质;1991年04期
7 杨卫东;陈南生;倪师军;南君亚;吴明清;蒋九余;叶健骝;奉新湘;冉勇;;白垩纪红层碳酸盐岩和恐龙蛋壳碳氧同位素组成及环境意义[J];科学通报;1993年23期
8 邹振宇,袁玉衡,邹锋;碳酸盐岩天然气藏的系统模拟与储量计算[J];四川地质学报;1996年03期
9 王士峰;伊海生;;可可西里盆地第三纪五道梁组地层及沉积学研究[J];青海地质;1999年01期
10 刘耀华,洪飞,金平;微堆中子活化分析测定碳酸盐岩中痕量元素[J];岩矿测试;2003年01期
11 刘俊海;宋文君;韩忠义;;丁家屋子断阶带碳酸盐岩胶结物的成岩特征[J];南方油气;2003年02期
12 唐湘蓉,谭仲平;塔河4区碳酸盐岩储层测井约束反演预测[J];断块油气田;2005年03期
13 许效松,杜佰伟;碳酸盐岩地区古风化壳岩溶储层[J];沉积与特提斯地质;2005年03期
14 李明琴,张竹如,王智勇,徐进,钱嵘;用岩-土显微特征示踪碳酸盐岩母岩的成土过程——以贵阳市大山洞岩-土剖面为例[J];地球与环境;2005年04期
15 旷红伟;孟祥化;葛铭;;臼齿碳酸盐岩成因探讨——以吉林-辽宁地区新元古界为例[J];古地理学报;2006年01期
16 卢双舫;钟宁宁;薛海涛;潘长春;李吉君;李宏涛;;碳酸盐岩有机质二次生烃的化学动力学研究及其意义[J];中国科学(D辑:地球科学);2007年02期
17 黄捍东;罗群;刘洪昌;林娟华;万云强;;碳酸盐岩岩性预测模型的建立与应用——以建南地区龙驹坝构造为例[J];石油天然气学报;2007年05期
18 李军;濮人龙;;乌南油田利用冲洗带电阻率计算碳酸盐岩含量的新方法[J];青海石油;2007年01期
19 钟绍华;汪学武;;黔中碳酸盐岩裸露区地震激发效果分析[J];天然气工业;2007年S1期
20 庄金银;黄永亮;;影响岩溶发育因素的几点探讨[J];西部探矿工程;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵彦彦;郑永飞;;皖南震旦系蓝田组碳酸盐岩中沉积后流体的地球化学制约[A];中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会论文集[C];2011年
2 刘宝明;金庆焕;夏斌;;南中国海中新世碳酸盐岩的含油气意义[A];2001年全国沉积学大会摘要论文集[C];2001年
3 蔡瑞;;一种碳酸盐岩溶洞储层识别方法[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
4 唐金良;黄中玉;徐亦鸣;;多波地震资料在碳酸盐岩气层识别中的应用[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
5 汤健健;林年添;刘建龙;王晓东;郝继杰;;频谱分解技术在塔中碳酸盐岩溶洞储层识别中的研究与应用[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
6 朱夏;;追悼季骅先生[A];丰功伟识 永垂千秋——纪念谢家荣诞辰110周年[C];2008年
7 蒋永年;;太古代碳酸盐的沉积条件和碳酸盐岩的丰度[A];中国地质科学院天津地质矿产研究所文集(26-27)[C];1992年
8 陈代钊;;埋藏-热液(岩溶)成岩作用与碳酸盐岩储层表征——典型实例介绍及对塔中碳酸盐岩储层演化的思考[A];塔里木及周边地区盆地(山)动力学与油气聚集学术研讨会论文摘要集[C];2004年
9 吴亚生;潘文庆;姜红霞;黄智斌;刘丽静;杨芝林;昌新玲;;塔里木盆地奥陶纪生物礁和碳酸盐岩沉积的古生物和沉积相研究新进展[A];中国古生物学会第26届学术年会论文集[C];2011年
10 肖丽;范晓敏;马宏宇;;GR-RD交会图法在碳酸盐岩储层流体识别中的应用研究[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 牛新生;松潘地区三叠纪异地碳酸盐岩块体和碳酸碎屑流及其古地理意义[D];中国地质大学(北京);2009年
2 赵彦彦;皖南新元古界蓝田组碳酸盐岩沉积地球化学[D];中国科学技术大学;2009年
3 肖琼;重庆三叠系碳酸盐岩热储成因与水—岩作用过程研究[D];西南大学;2012年
4 王京;碳酸盐岩裂缝型油藏多元信息综合研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
5 伏美燕;混积背景下碳酸盐岩储层形成机理[D];成都理工大学;2013年
6 赵强;西沙群岛海域生物礁碳酸盐岩沉积学研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
7 李波;华南早—中二叠世碳酸盐岩岩石磁学特征及高分辨率地质年代标尺[D];中国地质大学;2013年
8 邓兴梁;塔里木盆地塔中油气田碳酸盐岩油气地质研究[D];南京大学;2011年
9 黄秀;澳大利亚鲨鱼湾微生物席沉积相多尺度正演模拟研究[D];中国地质大学(北京);2012年
10 孙建库;不同类型碳酸盐岩储层横向预测方法研究[D];西南石油学院;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李炼民;轮古桑南西碳酸盐岩油藏开采机理研究[D];西南石油学院;2004年
2 白凌燕;宜昌陡山沱组碳酸盐岩岩石磁学研究[D];中国地质大学(北京);2008年
3 李艳丽;贵州碳酸盐岩红色风化壳稀土富集与分异的机理研究[D];中国科学院研究生院(地球化学研究所);2004年
4 曹鉴华;塔河油田奥陶系复杂碳酸盐岩储层测井解释与评价方法研究[D];西南石油学院;2004年
5 彭红利;碳酸盐岩油气藏构造裂缝分布预测及定量参数场形成初步研究[D];西南石油学院;2005年
6 杨敏;塔中地区寒武—奥陶系碳酸盐岩地球化学特征与储层评价分析[D];中国地质大学(北京);2006年
7 胡军;峡东南“盖帽”碳酸盐岩古甲烷事件的地球生物学过程[D];中国地质大学;2012年
8 高博禹;碳酸盐岩储层应力敏感性研究[D];成都理工大学;2002年
9 孙玮;济阳坳陷孤岛潜山油气地质条件研究[D];成都理工大学;2005年
10 袁海锋;济阳坳陷桩西埕岛过渡带下古生界古潜山储集层特征研究[D];成都理工大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 孟庆梅;初步创建碳酸盐岩 缝洞型油藏开发模式[N];中国石化报;2006年
2 卢熠 施长春;碳酸盐岩缝洞型油藏的“双重面孔”[N];中国石化报;2007年
3 本报记者 江其勤;川东北碳酸盐岩储层研究达国际先进水平[N];中国石化报;2008年
4 李学仁魏明;探寻塔河油田堵水良方[N];中国石化报;2008年
5 记者 李东 苏华;注水“挤”油 水落油出[N];中国石油报;2011年
6 曾旺;我国碳酸盐岩储层改造技术获重大突破[N];中国石油报;2004年
7 记者 李东 苏华;塔里木成功破解碳酸盐岩“肠梗阻”[N];中国石油报;2011年
8 本报记者 张海霞通讯员 尚绪兰 伦增珉;整体达到国际领先水平[N];中国石化报;2008年
9 卞德智;攻克油田开发世界难题 边际油田变成高效油田[N];科技日报;2007年
10 李静 胡风涛;碳酸盐岩缝洞型油藏开发基础研究将启动[N];中国石化报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978