墨西哥湾GC238区冷泉碳酸盐岩的微结构与石化微生物特征

采于墨西哥湾GC238海底天然气渗漏区浅表层的冷泉碳酸盐岩呈结核状产出,由方解石微晶和胶结物及少量的黄铁矿构成。胶结物由直径为0.1～0.5m的方解石化的球体、卵形体、棒状体组成,充填于方解石晶体之间。冷泉碳酸盐岩结核下表面发育有由方解石化的球体、卵形体、棒状体组成的薄层,其中的一些球状集合体(约5m)断面显示发育有核和外壳的层圈结构。黄铁矿呈草莓状,也具有相似的层圈结构。这种层状结构与活体古细菌被硫酸盐还原细菌包裹的层圈结构相似。样品中所保存的球体、卵形体、棒状体及其所组成的层圈结构可能是石化的甲烷氧化古细菌和硫酸盐还原细菌。     

南海北部冷泉碳酸盐岩和石化微生物细菌及地质意义

通过对2002年广州海洋地质调查局在南海北部海域拖网采集的碳酸盐岩样品进行岩石、矿物、微量元素和同位素特征的研究,证实在南海水合物远景区发育有冷泉碳酸盐岩。冷泉碳酸盐岩形态类似于烟囱,主要由方解石、伊利石、石英、黄铁矿和一种未知的矿物组成。保存了很可能是石化的甲烷氧化和硫酸盐还原细菌。碳酸盐岩矿物的δ^13CPDB为-51.24‰～-51．757‰。碳酸盐岩矿物的页岩标准化稀土元素配分模式具无Ce和Eu异常、微弱的轻稀土亏损和中稀土富集特征,表明形成于还原的缺氧环境,显示了冷泉碳酸盐岩的特征,指示在南海北部水合物远景分布区内冷泉活动的近海底可能发育有水合物。     

海底天然气渗漏系统微生物作用及冷泉碳酸盐岩的特征

海底天然气渗漏系统是全球海洋环境中广泛分布的自然现象。部分渗漏天然气通过细菌作用转变为二氧化碳,同时海水硫酸盐被还原为硫化氢, 与孔隙水中的钙和铁结合而沉淀冷泉碳酸盐岩。冷泉碳酸盐岩的常见矿物有微晶方解石、文石、白云石和黄铁矿。冷泉碳酸盐岩常发育一些特殊的组构, 如黄铁矿环带结核、溶蚀面、平底晶洞、凝块和向下生长的叠层石组构等。碳酸盐岩特别负的δ13C值指示碳来源于生物成因的甲烷, 而18O富集可能与天然气水合物的分解有关。冷泉碳酸盐岩中黄铁矿的δ34S值低于海水的, 这指示硫来源于微生物还原的海水硫。冷泉碳酸盐岩中的生物标志化合物及其极负的δ13C值指示微生物的生命代谢活动。     

南海北部深海甲烷冷泉自生碳酸盐岩显微结构特征与流体活动关系初探

对2002年"海洋四号"在南海北部深水冷泉活动区水深约3000m海底获得的1块自生碳酸盐岩展开了岩石学、地球化学和显微结构的分析研究。结果表明,该HD-83站位岩石样品为有多孔不规则块体,属于与扩散流有关的冷泉自生碳酸盐岩。其自生碳酸盐矿物成分为镁方解石或文石,含量达全岩的17%。全岩碳同位素值δ13C为-61.403‰,氧同位素值δ18O为3.5606‰,属于甲烷冷泉喷口成因自生碳酸盐岩,甲烷来源以微生物成因为主。该岩石显微结构有泡孔状、充填通道、不规则裂隙、虫孔边缘加厚4种主要类型。通过对比,推知这些显微结构可能与甲烷分解排气释放或流体逃逸通道有关。本研究注意到在岩石的裂隙或孔道中菌丝体普遍存在,可能属于菌席的组成份子,依靠通道内流体进行化能合成。     

南海北部冷泉碳酸盐岩研究进展及其对大洋钻探选址的指导意义

冷泉系统在大陆边缘海域中广泛发育,我国的南海北部海域因其独特的地质条件成为了研究冷泉系统的天然实验室。在冷泉系统中,由于甲烷厌氧氧化作用的存在,极大地促进了碳酸盐岩等自生特征矿物的形成。而自生碳酸盐岩继承了冷泉环境中的地球化学特征,是记录冷泉活动信息的优良载体。近十几年以来,国内外科学家对南海北部冷泉碳酸盐岩进行了大量的研究,取得了一系列的成果,但有关南海北部碳酸盐岩最新研究成果的整体认识和未来的研究方向仍缺乏相应的汇总分析。因此,本文对近年来南海北部冷泉碳酸盐岩的相关研究成果进行了综述。目前研究主要关注冷泉碳酸盐岩的成岩过程及其环境影响,包括流体来源、氧化还原环境、元素循环等,而有关冷泉活动对全球变暖和碳循环影响的研究较少;同时大多研究基于单一期次的冷泉活动,有关地质历史时期的冷泉活动鲜有报道。本文在对已有研究基础上进行综述,认为未来需要在南海北部合适的区域进行大洋钻探,重建地质历史时期以来的冷泉活动,探讨其对全球变暖和碳循环的影响。基于前期的工作成果,笔者认为琼东南海域和东沙海域冷泉区是对地质历史时期冷泉活动进行深入研究的理想区域。     

黑海西北部冷泉碳酸盐岩的沉积岩石学特征及氧化还原条件的稀土元素地球化学示踪

黑海西北部罗马尼亚大陆架(水深120m)和乌克兰陆坡(水深190m)发育冷泉碳酸盐岩结壳。XRD测试表明此结壳主要由高镁方解石和文石组成。结壳中与渗漏系统微生物活动有关的凝块和葡萄状文石等特殊的沉积组构非常发育。冷泉碳酸盐岩酸可溶部分(碳酸盐岩相矿物)的稀土元素含量很低(0.068×10-6~2.817×10-6),稀土元素页岩标准化配分模式显示罗马尼亚大陆架冷泉碳酸盐岩具有明显的Ce负异常,乌克兰陆坡冷泉碳酸盐岩具Ce的正异常,表明它们是分别在氧化和还原环境中沉积的。稀土元素和V、Cd和U等微量元素的含量在泥晶中最高,亮晶中最低,可能反映成岩过程对元素含量有控制作用。     

南海北部海马冷泉区表层沉积物的AOM生物标志化合物特征及意义

选取采自南海天然气水合物赋存区海马冷泉,管状蠕虫区（ROV06站位）和贻贝区（HM101站位）的2个表层沉积物柱状样品,提取其中的生物标志化合物,对其种类和稳定碳同位素进行了测定,用以探讨海底表层沉积物中的有机质来源、微生物种群分布及其对冷泉渗漏活动的响应特征. 两个站位的沉积物中均发现了大量与甲烷厌氧氧化古菌（ANME）有关的生物标志物,如2,6,11,15?四甲基十六烷（crocetane）、2,6,10,15,19?五甲基二十烷（PMI）等类异戊二烯烃,古醇（archaeol）、sn2?羟基古醇（sn2?OH?Ar）等,以及来源于硫酸盐还原菌（SRB）的异构/反异构脂肪酸iso?C₁₅和ai?C₁₅等. 这些生物标志物均具有极低的碳同位素特征（古菌生标δ13C值低至-126‰,硫酸盐还原菌生标δ13C值低至?89‰）,表明沉积物中发生了甲烷厌氧氧化作用（AOM）. ROV06和HM101站位沉积物中均检测到了crocetane,大多数sn2?羟基古醇/古醇大于1,同时ai?C₁₅/iso?C₁₅脂肪酸比值小于2,这说明两个站位沉积物中的甲烷厌氧氧化古菌主要以ANME?2/DSS为主,指示甲烷渗漏强度较强. ROV06站位的表层沉积物含有crocetane,但sn2?羟基古醇/古醇小于1,且ai?C_15/iso?C₁₅脂肪酸比值大于2.1,指示了ANME?1/DSS和ANME?2/DSS混合存在的种群特征,说明ROV06站位顶部甲烷渗漏强度有减小的趋势. 根据古菌种群ANME?2化合物对甲烷的碳同位素分馏（Δ:-50‰）及古菌生物标志物（PMI、古醇、sn2?羟基古醇）的平均δ13C值,计算得到甲烷δ13C值（-58‰~-53‰）,显示甲烷为热成因和生物成因混合气. 虽然ROV06和HM101站位的甲烷具有相近的δ13C值,但ROV06站位的SRB生物标志物比HM101站位要更加亏损13C（Δδ13C:18‰）,这可能与管状蠕虫的共生菌（硫氧化菌）吸收硫化物并释放出硫酸盐有关,因为其不断释放出的硫酸盐很可能极大地增强了甲烷厌氧氧化作用,使沉积物中含有更多13C亏损的无机碳.      

南海北部冷泉碳酸盐岩中系列藿烷酸的检出及意义

对南海东沙海域九龙甲烷礁冷泉碳酸盐岩的藿烷酸系列化合物进行了研究, 结果显示冷泉碳酸盐岩中含有17β(H), 21β(H)-30-藿烷酸至17β(H), 21β(H)-33-藿烷酸系列化合物. 其中site1样品TVG3-C2(ANME-2古菌种群为主)中的17β(H), 21β(H)-32-藿烷酸化合物亏损13C(-69.8‰), 且其同位素值较接近iso-/aiso-C_15:0脂肪酸(-75.2‰~-90.0‰), 说明其母质摄入了甲烷来源的碳.尽管site2(TVG13-C3和TVG14-C2)和site3(TVG8-C5)自生碳酸盐岩中藿烷酸化合物都表现出了非渗漏特征(-30.7‰~-40.3‰, ANME-1古菌种群为主), 但这些样品中藿烷酸的δ13C值同样较接近硫酸盐还原菌来源的iso-/anteiso-C_15:0的δ13C值(-32.5‰~-49.8‰).由此说明大多数存在于以ANME-1种群为主的渗漏环境中的硫酸盐还原菌并没有参与到甲烷厌氧氧化作用中, 而导致藿烷酸化合物和硫酸盐还原菌来源的生物标志物并不明显亏损13C, 并且δ13C值相近.      

意大利亚平宁地区第三纪中新世“Calcaria Lucina”冷泉碳酸盐岩中结晶扇的沉积岩石学及地球化学特征

结晶扇是冷泉碳酸盐岩的一种标志性沉积构造,主要由文石或重晶石等矿物呈放射状聚集形成。意大利亚平宁地区的第三纪中新统广泛发育冷泉碳酸盐岩,其中"Calcari a Lucina"冷泉碳酸盐岩中发育有典型的结晶扇。结晶扇主要由放射状文石聚集形成,含少量的方解石,具有明显的生长纹层。文石纹层的δ13CPDB为-37.9‰~-53.5‰,δ18OPDB为+2.4‰~+6.0‰,相邻文石纹层之间的δ13CPDB和δ18OPDB值差别明显,可能是与碳和氧的来源及流体渗漏速度有关。全岩稀土元素总量很低,w(REE)为0.23×10-6,页岩标准化模式具有明显的Ce负异常,显示结晶扇形成于氧化环境。     

冷泉流体沉积碳酸盐岩的地质地球化学特征

冷泉流体是指来自海底沉积界面之下的低温流体以喷涌和渗漏方式注入盆地, 并产生系列的物理和化学及生物作用, 这种作用及产物称为冷泉?它是继洋中脊以盆下源中高温流体的热泉被发现和研究之后的又一个新的盆地流体沉积领域?日前研究较多的是以水? 碳氢化合物 (天然气和石油) ? 硫化氢? 细粒沉积物为主要成分, 温度与海水相近的流体, 广泛发育于活动和被动大陆边缘斜坡海底?冷泉流体沉积体系发育高密度的化学自养生物群, 以碳酸盐岩和天然气水合物为主, 有少量的硫化物和硫酸盐等?冷泉碳酸盐岩的产状有丘? 结核? 硬底? 烟囱? 胶结物和小脉等, 以化学自养生物碎屑和多期次的自生碳酸盐胶结物组成的生物丘最为常见, 它在物质来源? 形成环境? 形成作用等方面与传统来源于海水碳的碳酸盐岩建隆不同, 用术语 C h e r m o h e r m 表示, 以区别于传统海水碳酸盐岩建隆术语b i o h e r m s ? l i t h o h e r m s ? p s e u d o b i o h e r m s 和 b i o s t r o m e s ?地层中石化的化学自养生物丘常是含有大量底栖生物化石的碳酸盐岩建隆产于深水相沉积地层中, 在沉积环境和相分析上出现纵向和横向的不连续, 甚至出现反常现象?矿物以镁方解石? 白云石和文石为主, 与传统的碳酸盐岩相似, 在地球化学组成上最大的区别是冷泉流体沉积碳酸盐岩的碳来源于冷泉体系中的细菌生物成因碳, 具有特别负的碳同位素值?冷泉在海底主要沿构造带和高渗透地层呈线性群, 或围绕泥火山或盐底劈顶部呈圆形或不规则状冷泉群分布,或以海底地形低凹处和峡谷转向处呈孤立冷泉形式产出?冷泉流体以沉积建造流体为主?上覆快速堆积? 成岩压实和胶结作用? 构造挤压和变形作用? 深部的后生作用和成岩作用? 海底沉积物中的天然气水合物分解作用是建造流体向上运移进入海底成为冷泉的驱动力?冷泉碳酸盐岩的沉积作用主要有胶结作用? 充填作用和生物化学沉积作用?冷泉流体中的碳主要是以甲烷为主的碳氢化合物形式存在, 经微生物作用转变为 C O₂ ,最终形成冷泉碳酸盐岩?     

吉林省松江盆地下白垩统大砬子组油页岩特征

松江盆地油页岩赋存于下白垩统大砬子组上段,盆地在大砬子组沉积时期处于坳陷期。综合野外工作研究表明,油页岩发育于深湖半深湖相,主要分布于杨木屯胜利屯一带的松江向斜轴部一带。通过对样品的有机地球化学数据分析表明,松江盆地油页岩有机质类型为腐泥型(Ⅰ)腐殖腐泥型(Ⅱ1),处于未成熟阶段。油页岩含油率为3.62%~4.02%,具有一定的工业开采价值。     

吉林省松江盆地下白垩统大砬子组上段浊积岩沉积特征及地质意义

松江盆地为一中生代山间沉积盆地,盆地内大砬子组上段普遍发育浊流沉积。通过对浊积岩体的沉积环境特征、岩性特征、沉积构造特征、粒度结构特征及层序特征等进行的研究表明:发育于盆地扩张时期的大砬子组上段浊积岩具有稳定型浊积岩的沉积特征,并将其划分为中心微相及边缘微相。应用沉积岩碎屑物质成分对浊积岩进行统计并结合前人的研究成果表明,大砬子上段沉积时期,源区构造背景为稳定陆块区,构造环境较为稳定。大量浊积岩所形成的岩性圈闭可构成良好的储集体。     

塔里木盆地早白垩世沉积相特征与古地理

根据大量的钻井和露头资料,对塔里木盆地早白垩世沉积相特征和古地理进行了研究。塔里木盆地下白垩统主要发育冲积扇-扇三角洲、辫状河三角洲、氧化宽浅湖泊等3种沉积体系,包括陆相冲（洪）积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、滨浅湖等沉积相,分布于下白垩统不同层位。塔里木盆地早白垩世主要包括塔东北和塔西南两大沉积区,总体为干旱氧化的内陆拗陷分割盆地。在塔东北沉积大区,早白垩世早期卡普沙良群沉积物受周缘4大物源区控制,为多物源的氧化宽浅湖盆环境,古地势呈“南高北低、东高西低”,盆地边缘以冲（洪）积扇、扇三角洲、辫状河三角洲相为主,盆地内部为滨浅湖亚相。早白垩世晚期巴什基奇克组沉积时期,塔里木盆地周缘进入一个新的构造活动期,古气候更加炎热干旱,氧化宽浅湖盆消失。在塔东北沉积大区,盆地受周缘4个主要物源区影响,以广泛分布的冲积扇-辫状河三角洲沉积体系占主体,盆地内部普遍为辫状河三角洲前缘-滨浅湖亚相沉积。在塔西南沉积大区,早白垩世克孜勒苏群沉积时期古地势呈“东高西低”,受北部喀什北山前和西南部古昆仑山2个物源区的控制,沉积物沿古昆仑山前呈狭长的条带状分布,沉积厚度自西向东减薄,主要是一套冲积扇-扇三角洲相和滨浅湖亚相沉积。     

喀左盆地九佛堂组沉积特征及演化研究

喀左盆地是辽宁西部晚中生代裂陷盆地,充填地层为九佛堂组。通过对野外露头的颜色、结构、原生沉积构造等岩性特征及其空间配置和古生物化石组合的研究,以及室内编图综合分析,从九佛堂组中识别出辫状河三角洲相、湖泊相、湖泊重力流相和扇三角洲相4种沉积相。其中,湖泊相是九佛堂组的主体,呈长条形状发育于各个凹陷的中间部位;辫状河三角洲相主要发育于大城子凹陷和四官营子凹陷的西北侧;扇三角洲主要发育于四官营子凹陷和梅勒营子凹陷的东南侧;湖泊重力流相主要发育于喀左盆地的深湖区。受盆地沉降速率与盆地沉积充填速率相对关系的制约,九佛堂组沉积演化自早到晚表现为:湖泊扩张退积期、大湖加积期和湖泊萎缩进积期。     

滇西兰坪盆地五茂林剖面下白垩统景星组沉积相

实测了云南西部兰坪盆地东部下白垩统下部景星组的五茂林剖面,建立了曲流河、三角洲和湖泊3种沉积序列,其中三角洲序列在云南下白垩统中属首次建立。分析了粗碎屑岩的组成,将该剖面上出露的砾岩分成4类。早白垩世时兰坪盆地属丹那沙林-高黎贡弧的弧后盆地,景星组自下而上为曲流河沉积、三角洲沉积和湖泊沉积,且随湖侵发生,湖泊向西扩大。     

辽宁北票四合屯盆地下白垩统义县组沉积相

本文系统地论述了北票四合屯盆地下白垩统义县组沉积时期的演化,将盆地演化划分为继承性初始坳陷、火山洼地、湖盆沉降与扩展三个阶段,其后由于火山作用而使盆地封闭。与盆地演化相对应,建立了盆内义县组的沉积相序,自下而上依次为冲积扇与河流相、火山沉积相、河流相、湖相(滨湖亚相,浅湖亚相,半深湖亚相,浅湖亚相,滨湖亚相,浅湖亚相)、火山溢流相,并指出火山喷发间歇期湖盆的湖水进退规律、水体性质以及沉积环境特征。     

黑龙江省三江盆地鹤岗凹陷下白垩统猴石沟组沉积特征

笔者等通过对鹤岗凹陷北部露头和钻孔资料的综合利用,结合少量的样品分析及薄片鉴定工作,对研究区下白垩统猴石沟组主要岩石学特征、沉积相类型及展布特征进行了综合研究,在此基础上,以砂岩型铀矿成矿理论为指导,对猴石沟组有利成矿砂体的沉积相类型进行了初步讨论。认为①猴石沟组砂体以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主,主要为陆相淡水沉积环境,具较高的还原容量;②研究区内猴石沟组主要为扇三角洲沉积环境,并划分为辫状河道、漫滩沼泽、水下分流河道、河口坝、席状砂和分流间湾等6种微相;③猴石沟组沉辫状河道砂体可作为寻找潜水氧化带型砂岩型铀矿的重点类型,而水下分流河道砂体是作为寻找层间氧化带型砂岩型铀矿的主攻类型。     

准噶尔盆地莫西庄—永进地区白垩系清水河组地貌演化及沉积响应

不同古地貌背景下,盆地沉积充填特征不同。以准噶尔盆地莫西庄—永进地区白垩系清水河组为例,综合野外露头、岩心、测井、分析化验和三维地震资料,进行古地貌演化背景下白垩系清水河组层序地层、沉积物源和沉积体系研究。研究结果表明:莫西庄—永进地区白垩系清水河组发育一个完整的三级层序,清水河组一段发育低位体系域(LST)和湖侵体系域(TST),清水河组二段发育高位体系域(HST)。早白垩世,车排子—莫索湾古隆起(车—莫古隆起)整体埋藏,古隆起局部高部位仍出露地表,随着盆地全区接受稳定沉积,古隆起逐渐消亡。LST时期,盆地沉积中心位于研究区北部;TST至HST时期,在北部构造抬升掀斜作用下,盆地地形趋于平缓,沉积中心逐渐南迁。在此构造演化背景下,盆外北部物源体系由东北、西北方向向研究区供源,在盆地缓坡带浅水背景下发育远源辫状河三角洲—滨浅湖沉积体系。LST时期,受古隆起残余地貌、湖平面变化及水动力条件的共同影响,沉积碎屑多沉积于地貌低势区,发育局限展布的浅水辫状河三角洲,研究区以三角洲内前缘沉积为主,水下分流河道连片发育;LST时期发育的沉积体系平缓了原始地貌,在车—莫古隆起上继承性沉积TST时期的滨浅湖沉积体系和HST时期的浅水辫状河三角洲沉积体系,其中HST时期研究区以三角洲外前缘沉积为主,广泛发育席状砂,局部发育水下分流河道。继承性地貌控制盆地不同部位的沉积可容空间,决定沉积物搬运及分散路径,进而控制盆地的沉积充填类型和特征。     

罗子沟盆地白垩系大拉子组烃源岩特征及评价

大拉子组上段是罗子沟盆地的主要生油层。通过对大拉子组系统取样和多项地球化学指标测试,分析了罗子沟盆地烃源岩的有机质丰度、有机质类型及成熟度等。综合研究表明: 大拉子组上段有机碳含量为0. 94% ～ 10. 69%,平均4. 72%; 有机质类型主要为Ⅰ型,其次为Ⅱ1 型; 最大裂解温度( Tmax ) 为425℃ ～ 444℃,平均为436℃; 镜质体反射率Ro 为0. 624% ～ 0. 88%,平均值为 0. 64%,烃源岩已经进入生烃门限。地化数据分析显示大拉子组烃源岩为较好烃源岩。     

吉林松江盆地大拉子组上段油页岩特征及成矿机制

吉林省延边地区早白垩世大拉子组上段地层以含油页岩为特征。松江盆地大拉子组上段油页岩呈灰褐色或灰黑色,表现为纸片状和致密块状。有机质类型为腐泥型-腐殖腐泥型,含油率为3.8%～6.2%。大拉子组上段发育7个含油页岩层位,2号层和7号层为具有工业开采价值的矿层,产状不稳定,自东向西、由南向北累计厚度增大。致密块状油页岩发育于松江向斜轴部杨木屯地区、向斜北翼的老偏坡—东山一线,纸片状油页岩见于向斜南翼的杨木屯—松江镇北以及胜利屯一带。大拉子组上段地层可划分为两个三级层序,2号和7号油页岩矿层皆为半深湖-深湖成因,分别形成于层序I、层序II的高位体系域时期。湖水分层稳定、藻类勃发、半深湖-深湖长期滞水缺氧的还原环境、有机质有效聚集保存有利于油页岩成矿,频繁发育的重力流湖泊水下扇沉积则不利于成矿。