四川盆地中南部地区洗象池群沉积旋回的碳氧同位素特征及地质意义

摘要：四川盆地中南部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩的碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成,根据该地区采集的88个碳、氧同位素数据,研究、讨论了中上寒武统碳酸盐岩不同尺度沉积旋回中的碳氧同位素组成、演化及地质意义。研究表明,四川盆地寒武系洗象池群由下至上的地层序列中,碳、氧同位素具有明显的旋回性演化特征：其δ13C值变化于－56‰～3247‰之间,均值为-0979‰,绝大多数的样品都在-2‰～2‰的区间震荡,δ18O值分布于-111‰～-52‰之间,均值为-6934‰,主要集中在－9‰～-6‰的范围内波动。通过对不同尺度沉积旋回碳、氧同位素数据分析研究,认为在体系域尺度沉积旋回中控制碳氧同位素组成特征的主因是海平面变化,在米级旋回中主要受高频海平面变化、古气候、古构造等多方面叠加的影响;通过对碳、氧同位素数据分析研究,首次明确了该地区芙蓉统的底界,为地层的划分对比提供了有力证据;洗象池群早期和中期经历了短暂而快速的海侵后进入缓慢的海退,在晚期缓慢海侵后的快速海退,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。     

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩碳、氧同位素特征及其意义*

四川盆地东部地区寒武系洗象池群碳酸盐岩的碳、氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成,笔者根据采集的111个碳、氧同位素数据,研究、讨论了盆地东部地区中上寒武统碳酸盐岩碳、氧同位素组成、演化及地质意义。研究表明,δ¹³C值变化介于-3.36‰~2.65‰之间,均值为-1.027‰,绝大多数的样品都分布在-2‰~2‰的区间,δ¹⁸O值分布于-11.1‰~-6.01‰之间,均值为-7.991‰,在-10‰~-6‰的范围内波动。通过对碳、氧同位素数据分析研究,认为四川盆地东部地区洗象池群主要发育在盐度较高、温暖—炎热的近岸海相沉积环境;洗象池群沉积早期和中期经历了短暂而快速的海侵后进入缓慢的海退,在晚期缓慢海侵后的快速海退,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。洗象池群沉积中期显著的碳同位素正向漂移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义。     

川东南地区石牛栏组碳、氧、锶同位素特征及其地质意义

前人对川东南地区石牛栏组地层已进行了大量的研究工作,但有关同位素地球化学方面的研究尚未见报道。本区石牛栏组沉积成因碳酸盐岩的碳同位素值与前人的研究结果一致,而氧同位素值则有所偏低;白云岩δ^13C值低,δ^18O值高,反映受成岩环境的影响较明显;裂缝中方解石的碳、氧同位素组成分布于两个不同的区间,说明不同期次裂缝充填物形成时的流体性质发生了明显的变化;沉积成因碳酸盐岩具异常低的锶同位素值,与前人研究结果有明显的差异,推测是受贫87Sr同位素的成岩流体的影响;晚期裂缝充填物锶同位素比值较高,也表明它们受到了地表淡水的影响。     

湖北宜昌地区寒武系—下奥陶统的碳氧同位素记录

对宜昌地区寒武系和下奥陶统的碳酸盐碳、氧同位素进行测定,所得δ18O大 于－10‰且与δ13C不相关,表明研究区碳酸盐样品基本上保存了碳、氧同位素的初 始比值。δ18O在白云岩样品中呈现正漂移而在非白云岩样品中呈现负漂移,认为δ 18O反映海水古盐度变化,即δ18O随着古盐度升高而增大;δ13 C在缺氧沉积物中呈现负漂移,但负漂移的δ13C却不限于缺氧沉积物,推测δ13 C可能反映古海洋的初级生产力,即δ13C随着初级生产力的提高而降低。研究还指 出,由于Z值与δ13C密切正相关（相关系数为0.99）,综合运用δ18O和δ 13C的经典盐度公式不适用于研究区古盐度环境的重建。     

四川盆地寒武系洗象池组岩相古地理及储层特征

在典型野外露头、岩心以及岩石薄片观察的基础上,结合实验分析数据,对四川盆地寒武系洗象池组岩相古地理、储层特征及其主控因素进行了研究。结果表明:①洗象池组沉积期为镶边碳酸盐台地沉积环境,盆地整体位于局限台地内部,在梁平—重庆台洼两侧发育高能滩相;②储层多发育在洗象池组中上段,岩性以颗粒白云岩、晶粒白云岩、藻白云岩为主,主要储集空间为溶蚀孔洞、粒间孔、晶间孔与裂缝,孔隙度集中分布在2%～5%之间,平均为3.46%;③储层的形成与分布受沉积相、准同生溶蚀作用与表生岩溶作用共同控制,储层主要发育在古地貌较高部位、海水向上变浅旋回的上部及奥陶系尖灭线附近。预测位于台洼两侧的合川—广安与南川—石柱一带古地貌高部位为有利滩相储层发育区,西充—广安—潼南地区为有利岩溶储层发育区;指出西充—广安一带为有利勘探靶区。     

川中地区中上寒武统洗象池组颗粒滩储集层特征及主控因素*

川中地区中上寒武统洗象池组油气勘探一直未取得大规模突破,仅在威远—资阳地区获得了少量产能,研究其储集层形成过程和主控因素可以为勘探提供更可靠的地质依据。本研究基于川中地区的野外露头、岩心、薄片和钻测井等地质资料,对川中地区洗象池组储集层特征进行了详细的研究,在此基础上分析了不同类型颗粒滩沉积组合、准同生溶蚀作用和表生岩溶作用对储集层的影响。结果表明: (1)研究区洗象池组储集岩主要为颗粒白云岩,根据原始结构保存程度,可将颗粒白云岩划分为残余颗粒白云岩和粉晶—细晶白云岩,储集空间以粒间溶孔、晶间溶孔及小型溶洞为主,整体表现为低孔低渗的特征;(2)研究区洗象池组发育潟湖—颗粒滩(—台坪)、颗粒滩—台坪(混积潮坪)、多期颗粒滩垂向叠置3种颗粒滩沉积组合类型,其中多期颗粒滩垂向叠置可形成厚度较大的颗粒岩段,其储集层物性最好;(3)准同生溶蚀作用是川中洗象池组储集层形成的关键,加里东期表生溶蚀作用改善了储集层质量。     

川中地区中上寒武统洗象池组颗粒滩储集层特征及主控因素*

川中地区中上寒武统洗象池组油气勘探一直未取得大规模突破,仅在威远-资阳地区获得了少量产能,研究其储集层形成过程和主控因素可以为勘探提供更可靠的地质依据。本研究基于川中地区的野外露头、岩心、薄片和钻测井等地质资料,对川中地区洗象池组储集层特征进行了详细的研究,在此基础上分析了不同类型颗粒滩沉积组合、准同生溶蚀作用和表生岩溶作用对储集层的影响。结果表明: (1)研究区洗象池组储集岩主要为颗粒白云岩,根据原始结构保存程度,可将颗粒白云岩划分为残余颗粒白云岩和粉晶-细晶白云岩,储集空间以粒间溶孔、晶间溶孔及小型溶洞为主,整体表现为低孔低渗的特征;(2)研究区洗象池组发育潟湖-颗粒滩(-台坪)、颗粒滩-台坪(混积潮坪)、多期颗粒滩垂向叠置3种颗粒滩沉积组合类型,其中多期颗粒滩垂向叠置可形成厚度较大的颗粒岩段,其储集层物性最好;(3)准同生溶蚀作用是川中洗象池组储集层形成的关键,加里东期表生溶蚀作用改善了储集层质量。     

四川盆地及其周缘地区寒武系洗象池群颗粒滩特征及分布

通过对野外露头剖面、钻井以及1︰200000区域地质调查等资料的综合研究,识别出四川盆地及其周缘地区寒武系洗象池群颗粒滩的岩石类型包括颗粒云岩、颗粒灰岩、细—中晶白云岩,颗粒类型主要为砂屑,次为鲕粒、砾屑以及少量生屑。发育潟湖—台内滩—潟湖、潟湖—台内滩—台坪、潮坪—潮缘滩—潮坪这3种向上变粗的沉积序列。单个旋回中的颗粒滩的厚度一般小于2.5m,垂向上多表现为频繁叠置的小规模薄型滩体,且横向规模小、可对比性差。平面上,颗粒滩主要分布在古隆起区和水下相对高地,整体为东北向分布。海平面升降和沉积能量的高低控制着颗粒滩发育规模,而构造条件决定了颗粒滩的横向连续性和平面分布。     

滇黔北坳陷寒武系碳酸盐岩古海洋环境特征及地质意义

为厘定滇黔北坳陷寒武系碳酸盐岩古海洋环境,揭示成岩流体与岩溶作用的潜在联系,并预测有利储层发育层段,基于镇雄羊场碳酸盐岩剖面实测及系统取样基础上,采用微量元素、碳氧锶同位素及铸体薄片等分析手段,地球化学与岩石学方法相结合,探讨碳酸盐岩古海洋环境及地质意义。研究结果表明:滇黔北坳陷寒武系清虚洞组-娄山关组整体为海相环境,古海洋温度处于12.82℃~32.84℃之间,主体为温暖或炎热的亚热带气候。海平面具有主体震荡下降的趋势,存在8期海平面变化旋回,发育对应的岩相组合,其同位素演化曲线可作为地层划分依据。微量元素、同位素地球化学及岩石学特征证实娄山关组岩溶作用相对发育,成岩流体混入强氧化性低温大气水,有利储层纵向上主要分布在海平面下降旋回的高部位。     

湘黔地区奥陶纪红花园期及宝塔期碳酸盐岩碳氧同位素与古环境

湘黔地区的奥陶纪红花园期及宝塔期在三都、吉首、桃源一线酉北为碳酸盐台地沉积。红花园期水体相对较浅，自西北而东南可划分为开阔台地相、台地滩相、台地边缘生物礁相、盆地边缘相；宝塔期水体较深，成为湮没了的台地。通过对红花园期和宝塔期碳酸盐稳定碳、氧同位素研究结果表明，其组成与环境的盐度、水体深度、水温及氧化－还原条件相关。随着含盐度的增加，碳氧同位素值也增大。水体变深，还原程度增强，则碳氧同位素值随之减小。     

鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩碳氧同位素特征及其意义*

鄂尔多斯古生代海相地层沉积厚度巨大。鄂尔多斯奥陶系碳酸盐岩的碳氧同位素组成受后期成岩作用影响较小,基本保留了原始海洋的同位素组成： δ¹³C值分布于-7.30‰～2.26‰之间,均值-0.30‰;δ¹⁸O值分布于-13.14‰～-1.94‰之间,均值-6.38‰,碳氧同位素组成与全球基本一致。区域上,鄂尔多斯西缘具有相对较高的δ¹³C值,南缘次之,而东缘最低。纵向上,碳同位素组成逐渐增重,并在中晚奥陶世发生明显的正向偏移,δ¹³C均值由马家沟组的-0.36‰增加到平凉组的0.15‰,至背锅山组增加至0.68‰。碳同位素的区域分布差异表明鄂尔多斯西缘水体相对较深,南缘次之,东缘相对较浅,由早奥陶世至晚奥陶世水体逐渐加深,碳同位素组成反映的海平面变化趋势与沉积相演化一致。鄂尔多斯西南缘中晚奥陶世碳同位素组成的正向偏移,标志着较高的生产力和有机碳埋藏率,具有重要的石油地质学意义,西南缘的平凉组/乌拉力克组和背锅山组是下古生界最重要和有效的烃源岩层。     

豫西宜阳地区三叠纪早期孙家沟组上段湖相碳酸盐岩碳氧同位素和古环境分析

孙家沟组是华北板块二叠纪和三叠纪转折时期的沉积记录,选择记载气候变化的材料,揭示气候的连续性变化,对于分析华北板块在这一转折时期古环境的重大变革具有重要意义。本项研究选择地层出露良好的华北板块南部豫西宜阳地区,以孙家沟组上段呈韵律型发育的薄层碳酸盐岩为研究对象,分析这些碳酸盐岩层中碳酸盐矿物的碳氧同位素组成及其变化,结合宏观沉积环境的分析,揭示这些碳酸盐岩层的成因,以及它们所蕴含的古环境信息。研究表明,孙家沟组上段碳酸盐岩的碳酸盐矿物主要为自生碳酸盐,且没有发生显著的后期变化,碳氧同位素组成及其变化可以用于古环境的重建。根据孙家沟组上段碳酸盐岩碳氧同位素的组成和受控因素,结合宏观沉积环境分析,认为孙家沟组上段的盐酸盐岩形成于湖盆环境。δ~(18)O-7.97‰时,δ~(13)C和δ~(18)O呈明显的正相关关系,湖泊处于封闭环境,碳酸盐矿物富含白云石,且结晶程度较差;δ~(18)O-7.97‰时,δ~(13)C和δ~(18)O呈明显的负相关关系,湖泊处于开放环境,碳酸盐矿物富含镁方解石,且结晶程度较好。根据孙家沟组上段由下部到上部碳酸盐岩碳氧同位素的变化,揭示出当时的湖泊环境经历了由相对开放到相对封闭,再到相对开放的演化,并显示出温度变低,湿度变小,植被变差的演化趋势。孙家沟组上段湖泊环境的形成可能与南部北秦岭造山带的隆升有关,薄层碳酸盐岩层与上覆紫色泥岩层组成的韵律层主要与气候变化引起的降雨量有关。孙家沟组上段所记录的古环境及其变化与全球二叠纪末期生物大灭绝以后陆地环境的变化规律相吻合。     

浙江江山灯影组碳、氧同位素特征

通过测试分析了浙江江山灯影组碳酸盐岩的碳、氧同位素特征。结果显示δ^13C值在-2．11‰～2．71‰之间，底、顶部表现为负异常，主体部分比较平稳，变化频率不大。呈微弱的降低趋势；δ^18O值在-3．52‰～-8．76‰之间变化，整体比较平稳，从底到顶呈略降低的变化趋势。浙江江山碳、氧同位素的特征与国内外同期地层非常相似，具有全球可对比性，反映浙江江山地区在灯影初期海平面短暂下降，随后海洋环境相对稳定，直到灯影末期，与全球古环境发生强烈变化一样，本区海洋环境也发生了强烈变化。     

重庆东部地区寒武系龙王庙组碳、氧同位素特征及其意义

在野外露头和镜下薄片观察分析的基础上,对重庆东部地区下寒武统龙王庙组83个碳酸盐岩样品的碳、氧同位素进行测试,并分析了其所保留的海水原始信息的有效性。结果表明,扣除无效数据后,重庆地区龙王庙组δ¹³C值分布在-4.300‰~2.694‰之间,平均值为-0.031‰;δ¹⁸O值分布在-9.880‰~-0.100‰之间,平均值为-7.396‰;纵向上,碳同位素值整体呈现先降低后升高的趋势,底部、中上部及顶部为正值且变化幅度小;中下部整体为负值且波动幅度大,正、负漂移事件频发。古环境恢复结果显示,龙王庙期重庆东部地区整体处于海相沉积环境,海水盐度在龙王庙组早期较低,晚期较高;海水温度主要介于20~30,℃之间,属温暖或炎热的亚热带气候;龙王庙期共经历3期海退—海侵作用,海平面上升、海洋生产力增加、有机碳快速埋藏使得海洋中¹³C含量升高,反之则使其降低。龙王庙组沉积中期与末期,δ¹³C值负偏,水体较浅,盐度较高,是白云岩发育的最有利阶段。     

辽西凌源雾迷山组碳酸盐岩碳氧同位素特征研究

辽西凌源雾迷山组碳酸盐岩碳氧同位素和Mn/Sr比值数据反映了碳酸盐岩的原始沉积特征。δ¹³C_PDB数值范围-2‰~2‰,δ¹⁸O_PDB数值范围为-10‰~-4‰,其平均值分别为0.15‰,-6.2‰,碳同位素组成具有旋回性变化特征。在雾迷山组一段中上部,δ¹³C表现出明显的正漂移,可能为藻类的大量繁殖、有机碳增加所引起。δ¹⁸O的增加为气候变冷和冰川作用的结果。在δ¹³C为负值的层段,δ¹⁸O数值较高。碳氧同位素组成的这种特征可能与海平面变化有关。