古地理学报
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古地理学报
2018年 20卷 4期
刊出日期 2018-08-01
中新元古代沉积地层研究
岩相古地理学及沉积学
地球化学及沉积环境
第四纪古地理学及沉积学
新技术与新方法
中新元古代沉积地层研究
523 旷红伟, 柳永清, 范正秀, 彭楠, 耿元生, 朱志才, 许欢, 安伟, 王能盛, 夏晓旭, 王玉冲
扬子克拉通北缘中元古界神农架群沉积特征*
神农架群(约1400—1000 Ma)发育于扬子克拉通北缘鄂西北地区,自下而上发育有下亚群(大岩坪组、马槽园组、乱石沟组、大窝坑组和矿石山组)、中亚群(台子组、野马河组、温水河组和石槽河组)及上亚群(送子园组和瓦岗溪组)。每亚群均由相对较深水相碎屑岩和浅水碳酸盐岩组成。一系列岩石组合特征、宏微观沉积组构和沉积构造等表明,神农架群发育环潮坪相藻碳酸盐岩、浅海相碎屑岩、台缘浅滩颗粒碳酸盐岩和台缘斜坡砾屑碳酸盐岩等4类沉积组合,形成于远端变陡型缓坡型碳酸盐岩台地背景。环潮坪沉积分布最广,遍布于所有碳酸盐岩地层,不同类型叠层石发育,构成向上变浅沉积序列;进积作用强烈,干裂构造、蒸发岩等常见;沉积相带由浅潮下、潮坪及潮上带组成。浅海碎屑岩沉积组合主要见于台子组及大岩坪组,由砂岩、粉砂岩与泥岩组成,石英砂岩分选和磨圆较好,自生海绿石常见,平行层理、水平—波状层理发育,泥岩中自生黄铁矿发育,总体经历了滨岸浅滩—浅海陆棚—碎屑潮坪—局限台地等的高频变化。台缘浅滩颗粒碳酸盐岩以鲕粒白云岩、砾屑白云岩(及内碎屑白云岩)和斜歪锥、柱状叠层石为特征,主要见于乱石沟组、野马河组;大窝坑组及石槽河组以鲕粒和砂—砾屑白云岩及藻碎屑(团块或凝块石)为特征;大中型板状交错层理、递变—平行层理和冲刷—侵蚀构造普遍,表明浅潮下带强水动力条件环境。台缘斜坡砾屑碳酸盐岩发育在大岩坪组中上部及马槽园组,由滑塌堆积的透镜状、巨厚层状巨—粗—细砾岩和砂岩组成,砾岩成分以白云岩等为主,可见大型交错层理、波痕和侵蚀—冲刷等沉积构造。对神农架群沉积序列、沉积特征及沉积演化过程的研究,为扬子克拉通中元古代晚期的盆地演化与重建、沉积充填过程及地层—沉积对比研究提供了基础资料及依据。
2018 Vol. 20 (4): 523-544 [摘要] ( 693 ) [HTML 1KB] [PDF 28290KB] ( 430 )
545 范正秀, 旷红伟, 柳永清, 彭楠, 朱志才, 王玉冲, 夏晓旭, 陈骁帅, 郑行海
扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义*
扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为: 虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。
2018 Vol. 20 (4): 545-561 [摘要] ( 692 ) [HTML 1KB] [PDF 13338KB] ( 559 )
563 夏晓旭, 旷红伟, 宋天锐, 柳永清, 彭楠, 朱志才, 许欢, 安伟, 王能盛, 范正秀, 王玉冲
扬子克拉通北缘中元古界神农架群台子组沉积特征*
有关扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群台子组沉积环境的认识一直存有分歧,文中基于野外和室内的综合研究讨论了台子组的沉积环境。台子组底部为蛋青色砂砾岩,下部为灰色、肉粉色细粉晶白云岩,中部为灰绿色、浅灰色石英中—细砂岩、粉砂岩与深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩组合,上部则是粉砂岩—泥岩韵律。同时,台子组石英砂岩中以发育块状层理和平行层理为主,粉砂岩和泥岩则发育丰富的水平层理和透镜状层理。砂岩粒度概率累计曲线显示斜率较大,跳跃组分为主,悬浮组分含量低,无滚动组分,其中跳跃组分又以二段或多段式为特征。上述沉积指相标志和粒度分析均表明,台子组形成于滨岸与潮坪沉积环境,同时纵向沉积序列上,碎屑岩沉积物粒度表现为粗—细—粗—细演化特征,沉积相由下部到上部呈现滨岸相—碳酸盐岩缓坡台地相—潟湖相—潮坪相—潟湖相的演替规律,总体上构成由退积—进积—退积—进积的沉积序列。
2018 Vol. 20 (4): 563-578 [摘要] ( 473 ) [HTML 1KB] [PDF 37591KB] ( 240 )
579 王玉冲, 旷红伟, 彭楠, 柳永清, 范正秀, 夏晓旭, 陈骁帅, 郑行海, 孙宇翔
扬子克拉通北缘神农架南华系莲沱组寒冷气候的沉积学证据:冻融构造*
中国华南新元古代成冰纪斯图特(Sturtian)冰期“前夜”的古气候(温室抑或冰室)环境一直未得到一致的认识。新近在扬子北缘神农架成冰系底部层位莲沱组上部发现一系列软沉积物变形构造,表现为紫红色基质内发育灰绿色砂质脉体群。依据这些脉体宏观—微观形态、结构构造以及地球化学特征等分析认为,它们可能是寒冷气候下的沉积物冻融构造,还或许代表永久冻土的存在。根据形态,将砂质脉划分为2组4种类型,即刚性破裂的网状、枝状脉体与塑性变形的条带状、斑块状脉体。研究结果表明,脉体具有颗粒结构明显、杂基含量低、脉壁边缘颗粒弱定向性和Fe3+的亏损特征,脉体曾发生液化流动;脉体与基质间Bi、Pr、W、La等微量元素存在差异,2种不同的稀土元素富集类型否定了成岩后期蚀变成因;河流二元结构、Sr/Ba值介于0.05~0.25之间、V/Ni值介于0.05~0.5之间,均表明它们发育在曲流河的洪泛平原与滨岸环境;脉体与基质的碳氧同位素负异常(δ13CPDB 为-17‰~-14‰,δ18OPDB 为-15‰~-13‰)与低CIA值(55~65)揭示了可能的寒冷气候背景。上述一系列地质和地球化学证据都支持扬子北缘神农架南华纪(成冰纪)斯图特冰期开始前寒冷气候的存在,为莲沱组沉积晚期寒冷气候条件的识别和认定,特别是为研究扬子地块的“雪球地球”事件的响应,开辟了新的研究思路与途径,同时也为华南成冰纪冰期的划分及其国内外对比提供了新的沉积地质学标识和科学证据。
2018 Vol. 20 (4): 579-594 [摘要] ( 625 ) [HTML 1KB] [PDF 36250KB] ( 274 )
595 彭楠, 旷红伟, 柳永清, 耿元生, 夏晓旭, 王玉冲, 陈骁帅, 郑行海
华北克拉通南缘汝阳群大型具刺疑源类时代再厘定及早期真核生物群演化意义*
华北克拉通南缘汝阳群中以大型具刺疑源类为代表的真核生物群的时代归属问题一直存在争议。新近在豫西汝州阳坡村洛峪群洛峪口组中获得的凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb年龄为1639±13Ma,结合熊耳群和汝阳群已获得的其他年龄数据,将这类形态复杂的真核生物群出现的时间限定在1.75—1.64Ga,即中元古代的早期。这说明,过去一直被认为的代表进化程度较高但仅属于新元古代的一些真核生物群,其实在中元古代早期就已经出现了;由此可以进一步推测,在更古老的地层中应有更原始的微体化石出现,从而华北克拉通南缘中元古界(>1.60Ga)将成为探寻最古老真核生物祖先的重要窗口。同时,将这些在中元古代早期就已经出现并在以后较长地史时期都存在的真核生物群用于标定地层形成时代或作为相关地层的对比标志,值得重新考虑和商榷。
2018 Vol. 20 (4): 595-608 [摘要] ( 563 ) [HTML 1KB] [PDF 12325KB] ( 353 )
岩相古地理学及沉积学
609 苏德辰, 乔秀夫
黏性沉积物中的古地震触变流动变形*
粒径小于0.005mm的饱和淤泥和黏土等对地震和外力扰动产生的敏感变化特性被称为触变性。地震触发的软沉积物流动变形构造包括液化流动变形与触变流动变形两大类,前者多指沙层和碳酸盐沉积物的液化流动变形,后者指饱和的泥质沉积物触变流动变形。在地层剖面中,饱和淤泥、淤泥质土、黏土、硅泥(胶体)、碳酸盐灰泥等黏性沉积物的触变流动变形构造广布,它们多与沙层等的液化变形构成复合变形构造,但中外地质学家对触变流动变形构造注意较少,往往把它们笼统解释为液化流动构造。近年来地震触发饱和淤泥的触变流动变形现象逐渐引起地质学家的关注。作者对国内多个地层剖面中地震触发的饱和淤泥流动变形记录进行了描述和成因解释,并按照触变流动变形的方向性归纳出4类模式,即①向上流动、②向下流动、③同时向上及向下流动和④近水平方向流动,希望引起从事软沉积物变形和古地震研究的地质学家的关注。
2018 Vol. 20 (4): 609-622 [摘要] ( 421 ) [HTML 1KB] [PDF 12897KB] ( 301 )
623 宋慧波, 李亚南, 于振峰, 刘顺喜, 胡斌, 李紫源
山西沁水盆地东北部太原组沉积序列及环境演化*
山西沁水盆地东北部上石炭统—下二叠统太原组含有丰富的煤与煤层气资源,在昔阳黑土岩村一带有良好的露头剖面。以黑土岩村剖面为主要研究对象,结合邻区部分钻孔资料,对石炭—二叠系太原组的岩石特征、沉积构造、化石组成及沉积序列类型进行了详细分析。取得如下成果: 在研究剖面中识别出有障壁和无障壁海岸以及三角洲3种沉积体系,5种沉积相、3种亚相和5种微相,并在太原组中部层段发现混积潮坪沉积;建立了9种沉积序列类型及其古环境分布模式,并基于沉积序列的垂向变化规律,提出了本区太原组的沉积环境模式,进而简要论述了太原组自下而上从障壁岛—潟湖—潮坪到浅海—潮坪,最后到三角洲的沉积环境演变过程。
2018 Vol. 20 (4): 623-636 [摘要] ( 546 ) [HTML 1KB] [PDF 20383KB] ( 273 )
637 陈心怡, 黄奇瑜, 邵磊
福建闽江和九龙江现代沉积物重矿物特征及其物源意义*
通过对闽江和九龙江沿岸沉积物中重矿物的分析,发现重矿物组合与源区岩石具有极好的相关性。两条河流流域重矿物组合为不透明铁矿类—绿帘石—锆石—电气石—角闪石,特征矿物为绿帘石,含量高达原生透明重矿物比重的70%,其成因除与高级变质岩有关外,还与中酸性岩浆岩及其与围岩接触蚀变发生的绿帘石化有关。从重矿物组合、重矿物特征指数以及与锆石年龄谱系的比对分析发现,闽江流域重矿物源自闽西北武夷山前寒武纪的变质岩、闽东广泛出露的燕山期岩浆岩和接触变质岩,而九龙江流域重矿物源自闽西南的印支—燕山期花岗岩。闽江上游沉积物重矿物以源自高级变质岩的重矿物为特征,中下游由上游来源的重矿物和下游酸性岩浆岩及接触变质岩形成的重矿物共同构成;九龙江以印支—燕山期花岗岩中的副矿物组合为特征。研究结果显示,对于中小流域面积的河流,由于搬运距离有限,重矿物组合保存的源岩信息量大,可作为研究流域内构造演化和源汇对比的重要手段。
2018 Vol. 20 (4): 637-650 [摘要] ( 888 ) [HTML 1KB] [PDF 2171KB] ( 266 )
地球化学及沉积环境
651 尚墨翰, 汤冬杰, 史晓颖, 魏昊明, 刘安琪
I/(Ca+Mg)作为指示碳酸盐沉积氧化还原条件的重要指标: 研究进展与问题评述*
海水氧化还原条件显著影响真核生物的起源与早期演化,但以往有关早期海水氧化还原条件研究的对象,主要依赖相对深水的细粒碎屑岩沉积(如黑色页岩),而对真核生物集中分布的浅水环境中的碳酸盐岩关注不够且手段缺乏。这显著制约了对真核生物起源与早期演化机理的认识。近年来,有学者提出碳酸盐岩的I/(Ca+Mg)值可作为反映海洋氧化还原条件的重要指标,并将其广泛应用于海相碳酸盐岩的古氧相研究中。该指标的提出主要基于对现代海洋碘组分的观测以及室内方解石合成实验结果: 观测结果表明,海水中的碘主要以氧化态(IO3-)和还原态(I-)2种形式存在,随着氧含量的下降(如在氧极小带),氧化态的碘被逐步转换为还原态的碘,且海水中的IO3-浓度与海水氧含量大体呈正相关。实验研究证明,IO3-可按一定的分配系数进入到碳酸盐矿物晶格中,但I-则不能。由于IO3-/I-的还原势能与O2/H2O的还原势能接近,因此I/(Ca+Mg)值是最早响应海洋氧含量下降的指标之一,可用于表征深时(如前寒武纪)次氧化环境中表层海水的氧含量波动。此外,学者们也尝试建立I/(Ca+Mg)值与氧含量之间的半定量关系,如I/(Ca+Mg)值大于0和2.5μmol/mol这两个临界值所对应的海水氧含量。结合大量现代缺氧水体和氧极小带中碘组分与溶解氧浓度相关关系的研究,作者提出I/(Ca+Mg)=1.5μmol/mol为重要的临界值之一,可用于限定初级生产力在表层海水中所能产生的最大氧浓度值(~10 μM),并能进一步区分海水和大气的氧化。此外,对I/(Ca+Mg)值的应用进展及潜在问题进行评述,并对可能的发展方向进行展望。
2018 Vol. 20 (4): 651-664 [摘要] ( 515 ) [HTML 1KB] [PDF 1230KB] ( 284 )
第四纪古地理学及沉积学
665 鲁庆伟, 王强, 詹健, 郭维, 李稳, 王西玉
渤海湾西岸沧县隆起中更新世地层间断*
渤海湾西岸天津平原南部静海区400m深CGZ5孔、大港区500m深TPZ1孔岩心的岩石地层、磁性地层、14C测年、微体古生物研究表明,2个钻孔底部分别进入到定年3.6Ma的高斯(Gauss)正极性带和定年4.5Ma的吉尔伯特(Gilbert)极性带上部;位于西侧沧县隆起的CGZ5孔2.58Ma古地磁M/G(松山/高斯,Matuyama/Gauss)极性带界线位于225m,位于东部黄骅坳陷西斜坡的TPZ1孔该界线位于208m;0.78Ma的B/M(布容/松山,Brunhes/Matuyama)极性带界线分别位于55m和68.6m。结合微体化石分析、3期海侵地层的确定以及岩石地层特征,可判断CGZ5孔和TPZ1孔上更新统底板分别位于55m 和63.4m。依据末次盛冰期低水位域潴育化黏土层位,确定全新统分别厚14.8m和16.5m。上述2孔之间的黄骅坳陷板桥主凹陷中CQJ4孔,B/M和M/G界线分别位于74m和340m。西部CGZ5孔显现整个中更新统缺失,东部TPZ1孔中更新统仅厚5.3m。推测这一地层间断可能是由于渤海海盆在中更新世初期发生快速断陷,在河流到海盆的高差加大的背景下,河流输送物大部流入海盆,海盆边缘的沧县隆起和相邻的滨海平原发生了过路作用。在“源到汇”古地理状况变迁过程中形成的东部大平原,中更新世的沉积动力学背景需要进一步研究。
2018 Vol. 20 (4): 665-679 [摘要] ( 548 ) [HTML 1KB] [PDF 33751KB] ( 334 )
680 刘倩, 李钢, 汪宇欣, 李文龙
明清时期安徽省蝗灾时空演化、社会影响与响应*
自古以来,蝗灾与水灾、旱灾并称为中国农业社会的三大自然灾害。基于史料文献收集了明清时期安徽历史蝗灾记录,通过构建10 a尺度上的蝗灾频次序列和1 a尺度上的蝗灾县次序列,在县域尺度上绘制了蝗灾指数分布图,探讨了蝗灾演化时空动态过程。通过引入饥荒、米价以及疫灾序列分析了蝗灾对社会的影响以及古代社会对蝗灾的响应过程。结果表明: 明清时期安徽境内共发生181次蝗灾,每3.2次/10 a,累计653个受灾县次,平均3.6县/a;安徽地区发生了5次大蝗灾事件,这与同时期的干旱密切相关;安徽长江以北地区的蝗灾指数高于南部山区,地形、水旱灾害以及人类活动等因素是影响蝗灾指数分布差异的主要原因。蝗灾对社会产生了复杂深远的影响,是引发饥荒的重要因素,并间接导致瘟疫现象。蝗灾大范围出现后导致短期内米价暴涨,增加社会不稳定性。政府的捕蝗救灾的方式与能力直接影响群众的生存状况,是保障社会稳定的重要机制。综合看来,蝗灾会对农业子系统、经济子系统、社会子系统和技术子系统产生多重影响。
2018 Vol. 20 (4): 680-690 [摘要] ( 647 ) [HTML 1KB] [PDF 4666KB] ( 238 )
新技术与新方法
691 牛永斌, 崔胜利, 胡亚洲, 钟建华, 潘结南
塔河油田奥陶系生物扰动型储集层的三维重构及启示意义*
塔河油田奥陶系鹰山组和一间房组生物扰动型储集层发育。在岩心观测的基础上,通过典型岩样切片、偏光显微镜、阴极发光显微镜和X射线显微镜观测以及XRD测试分析,对研究区奥陶系生物扰动型储集层的发育特征进行了研究。研究区奥陶系可识别的生物扰动分为2类,分别是 Thalassinoides和Helminthopsis,但以Thalassinoides最为发育,扰动体积可达90%;生物潜穴充填物以白云石颗粒为主,可达90%以上;宿主围岩为泥晶灰岩。随着塔河油田早—中奥陶世海侵、海退沉积环境的变化,生物潜穴的发育呈现出明显的周期性演化规律。在综合提取生物扰动型储集层特征信息的基础上,以沉积学和遗迹学理论为指导,应用3ds Max软件对研究区奥陶系生物扰动型储集层进行了三维重构。该研究虚拟再现了塔河油田生物扰动型储集层的内部结构与微观特征,不仅为后续研究这类储集层的宏观非均质性与微观各向异性、定量表征该类储集层微观尺度上的渗流特征奠定了基础,而且还为完善塔河油田奥陶系油藏模型提供了一种新思路。
2018 Vol. 20 (4): 691-702 [摘要] ( 510 ) [HTML 1KB] [PDF 24609KB] ( 197 )
703 陈浩, 黄继新, 常广发, 武军昌, 孙天建
基于全岩心CT的遗迹化石识别及沉积环境分析:以加拿大麦凯Ⅲ油砂区块为例*
遗迹化石研究对于沉积环境分析具有重要意义。以加拿大麦凯Ⅲ油砂区块下白垩统McMurray组为研究对象,利用高分辨率岩心照片和全岩心CT扫描资料,在确认研究目的层遗迹化石发育属种、单体规模、组合类型及指相特征的基础上,分析了主力油砂层的沉积环境。结果表明: 目的层发育遗迹化石10属12种,包括Asterosoma isp.,Chondrites isp.,Diplocraterion isp.,Ophiomorpha nodosa,Palaeophycus tubularis,Planolites beverleyensis,Planolites isp.,Rosselia isp.,Skolithos verticalis,Skolithos isp.,Teichichnus isp.,Thalassinoides isp.;根据遗迹化石产状与围岩沉积特征,建立了Ophiomorpha-Skolithos、Asterosoma-Chondrites-Rosselia和Teichichnus-Rosselia￣Thalassinoides共3种遗迹组合,分别代表潮间带、潮下带以及浅海陆棚沉积环境中的遗迹化石组成特征。研究区油砂层优质储油砂体为潮间带沉积产物,潮汐砂坝、潮成砂脊为沥青的主要储集体。本研究既体现了全岩心CT资料在遗迹化石研究中的应用,也为潮坪沉积环境分析提供了有益参考。
2018 Vol. 20 (4): 703-712 [摘要] ( 632 ) [HTML 1KB] [PDF 3137KB] ( 255 )

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