塔里木盆地亚科瑞克剖面奥陶系牙形石生物地层初步研究

塔里木盆地西北缘乌什县东南亚科瑞克剖面奥陶系发育，并且该剖面也是塔里木盆地上奥陶统沉积最为齐全的露头剖面之一，尤其是上奥陶统的中—上部发育了许多重要的牙形石属种。本文通过对剖面上灰岩层样品的系统采集和牙形石分析鉴定，将该剖面的奥陶系分为4个牙形石组合和2个牙形石带。自下而上依次为：Serratognathus diversus - Bergstroemognathus extensus 组合 , Protopanderodus calceatus - Periodon aculeatus 组合 ,A phelognathus sp. - Tasmanognathus sp. 组合, Belodina confluens- Phragmodus undatus 组合 , Yaoxianog-nathus neimengguensis 带和 A phelognathus pyramidalis带。其中，上奥陶统上部牙形石的重要属种A. pyramida-lis、A. politus、Y. yaoxianensis 和 A. neimengguensis以及上奥陶统上部的A．pyramidalis带与Y．neimengguensis带是首次在柯坪地层分区发现。这些发现初步解决了塔里木盆地覆盖区与露头区上奥陶统不能进行精细生物地层对比的问题。     

准噶尔盆地南缘三叠纪—侏罗纪之交的古气候*

准噶尔盆地南缘的郝家沟剖面三叠系—侏罗系连续发育,是研究三叠系—侏罗系界线及相关地质问题的重要剖面。孢粉分析发现,上三叠统郝家沟组以气候适应范围较宽的裸子植物花粉占优势,而在下侏罗统八道湾组下部主要适应温暖湿润气候的蕨类植物孢子含量明显增高,在组合中常占据优势地位,说明研究区早侏罗世气候比晚三叠世更为潮湿。沉积岩有机碳同位素分析结果显示,在剖面八道湾组下部的δ¹³C值总体低于-24.5‰,形成两次明显的负向偏移,同时采集的丝炭样品的分析结果也证明δ¹³C在八道湾组下部具有明显负向偏移。根据现代湖泊沉积有机质碳同位素与气候关系的研究成果,沉积有机质稳定碳同位素负偏是气候温暖潮湿化的反应,支持了孢粉研究的结果。以上表明,研究区侏罗纪之初的气候比晚三叠世更加炎热潮湿。     

鄂尔多斯盆地延长组的划分、时代及中-上三叠统界线

广泛发育于鄂尔多斯盆地及周缘地区的延长组是我国最重要的陆相三叠纪地层之一,也是鄂尔多斯盆地的主力含油气层系之一,其时代意见对相关的地质研究和油气勘探均有重要意义.长期以来,延长组的时代被归于晚三叠世,视为中国北方陆相上三叠统的典型代表,尽管在20世纪中后期已有学者提出延长组的下部应为中三叠统.在以往资料的基础上,依据新发现的古生物化石以及新获得的长7中下部凝灰岩锆高精度测年结果,认为延长组的中下部(相当于长7及以下地层)的时代为中三叠世拉丁期,底部不能排除属于安尼期晚期的可能性;主力烃源岩长7油页岩、泥岩的时代为中三叠世拉丁期;延长组的上部,即长6及以上地层的时代属于晚三叠世,在鄂尔多斯盆地的主体部分普遍缺失晚三叠世晚期地层;中/上三叠统的界线位于延长组的内部,大致与长7和长6之间的界线相当;中三叠世拉丁期是鄂尔多斯盆地古环境的重要转折时期,古环境的转变与秦岭的主构造活动期以及四川盆地的重大环境转折期基本等时,说明上述构造活动和环境的重大转变可能是相互关联的,是处于拉丁期同一大地构造背景之下,构造运动作用的结果.     

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。     

川西南轿顶山地区中—上奥陶统牙形石生物地层和碳同位素地层研究

以上扬子台地西缘轿顶山地区中—上奥陶统宝塔组灰岩为研究对象,连续不间断采集化石样品,识别出牙形石15属20种,并据此识别出3个可与国内外同期地层直接对比的牙形石带,从下到上依次是Amorphognathus tvaerensis带,Hamarodus brevirameus带,和Protopanderodus insculptus带,研究剖面宝塔组下部与邻区同期地层连续的牙形石带相比缺少1~2个带。另外,通过高精度采集碳、氧同位素样品,在研究剖面宝塔组发现δ13C记录序列中存在同位素正漂移异常,且包含3个次一级峰值,峰值范围在2. 0‰~3. 0‰之间,同期正漂移异常也出现在上扬子台地东部和南部,该异常开始发生层位在上扬子台地均在牙形石Hamarodus brevirameus的首现层位,正漂移异常持续时段跨两个牙形石带(H.brevirameus带和P.inscrulptus带下部)。该同位素异常事件除了可以在上扬子台地内部很好对比外,也可对比塔里木盆地西缘柯坪地区其浪组中的三个次一级峰值的δ13C同位素正漂移异常事件,其浪组发育正漂移事件的地层厚度较大,沉积速率较上扬子台地高。研究地层中牙形石记录和碳、氧同位素曲线均显示,研究区宝塔组下部存在地层缺失,与下伏地层呈不整合接触关系,且地层缺失量比中扬子地区略少。     

塔里木盆地柯坪地区寒武-奥陶系界线附近的碳同位素组成与对比

在生物地层控制下,对塔里木盆地柯坪地区乌什鹰山剖面和柯坪水泥厂剖面的寒武．奥陶系界线附近地层进行了连续的、密集的同位素采样．样品碳同位素测定结果表明,这两条剖面寒武-奥陶系界线附近碳同位素组成以负δ^13C值为主．其中,乌什鹰山剖面碳同位素的演化趋势表现为交替出现的4次负漂移和4次正漂移,柯坪水泥厂剖面表现为交替出现的5次负漂移和5次正漂移．在生物地层框架下,可以将这两条剖面的碳同位素演化趋势与国际上重要的寒武．奥陶系界线剖面（1）中国大阳岔剖面、（2）加拿大Green Point剖面、（3）澳大利亚Black mountain剖面以及（4）美国Lawson Cove剖面进行良好的比对．基于碳同位素演化趋势的对比结果,确定了乌什鹰山剖面和柯坪水泥厂剖面的寒武-奥陶系界线,对界线附近的地层进行了细分和对比．     

塔里木盆地西部奥陶系内部不整合

塔里木盆地西部柯坪地区奥陶系内部存在两期主要不整合。其一,位于下奥陶统蓬莱坝组与鹰山组之间,为平行不整合。该不整合在柯坪县北水泥厂剖面上缺失牙形石Glyptoconus floweri带和Tripodus proteus—Paltodus deltifer带,有大至相当于5.5Ma的地层缺失量;在乌什县鹰山北坡剖面上缺失了牙形石Glyptoconus quadraplicatus带、Glyptoconus floweri带和Tripodus proteus/Paltodus deltifer带,有相当于约7.2Ma的地层缺失量。其二,存在于上奥陶统铁热克阿瓦提组与下伏地层之间,主要为平行不整合,局部为角度不整合。古生物研究表明其间的地层缺失量变化相当大,在柯坪大湾沟、大湾沟东以及羊吉坎剖面上,不整合之下地层为印干组,地层缺失量比较少,时间间隔为1~2Ma;在阿克苏四石厂剖面和柯坪铁热克阿瓦提剖面,其下伏地层为其浪组,缺失了印干组和其浪组的上部,其时间间隔相当于约5Ma;在伽师三间房剖面,下伏地层为吐木休克组或一间房组,缺失地层的时间间隔约为15Ma;西克尔地区地层缺失量最大,铁热克阿瓦提组直接覆于中奥陶统鹰山组之上,缺失地层的时间间隔超过了20Ma。     

寒武纪早期牛蹄塘组中记录的大气—海洋富氧波动

寒武纪早期的海洋环境变化对生命大爆发具有重要影响,尽管前人对该时期海洋氧化还原条件以及古生产力做了大量研究,但对其氧化还原条件的波动仍存在争议。本研究以位于扬子地台东缘湘中坳陷西北缘的湘安地1井2～5 m分辨率采集的样品为研究对象,针对上埃迪卡拉统留茶坡组至寒武系牛蹄塘组和污泥塘组展开综合地球化学研究。对样品进行主量、微量以及稀土元素测试分析,牛蹄塘组下部δCe的负异常指示了富氧海水环境,但与其高浓度的Mo、V、Ni、Cr、U等微量元素含量矛盾。综合华南板块在埃迪卡拉纪—寒武纪转折期广泛的浅海大陆架暴露风化的事实,推测牛蹄塘组黑色页岩微量元素浓度的富集不仅受控于当时海水氧化还原条件,还受到其源区（即暴露的浅海大陆架）的氧化还原条件变化的约束。总有机碳（TOC）含量在寒武系牛蹄塘组下部迅速增高,推测该时期古海洋生产力大幅提高,氧气的生成通量快速提升,导致寒武纪早期大气—海洋发生的富氧波动,并进一步促进了以后生动物为特征的寒武纪生物大爆发。     

塔里木盆地库车河剖面有机碳同位素地层学及三叠系—侏罗系界线

三叠纪—侏罗纪之交发生了地史上五次最大规模之一的生物灭绝事件、中大西洋大火成岩省喷发、泛大陆进一步裂解导致的中大西洋开启以及大气CO₂浓度急剧升高等。然而该时期中国各板块主要发育陆相沉积,其三叠系—侏罗系界线（TJB）很难与定义于海相地层的全球层型剖面和点（GSSP）进行精细对比。应用基于C3植物的碳同位素地层学,进行了两次独立地、系统地以高等植物木质部为研究对象的采样和测试,获得了可以指示同期大气CO₂的δ13C演化和进行全球等时对比的碳同位素地层曲线。并在植物大化石和孢粉的生物地层约束基础上,首次完成了库车河剖面与海相三叠纪末期生物大灭绝事件（ETE）底界和TJB的精细对比;推测与全球其他剖面ETE等时的地层界线位于38层底部附近,与TJB的GSSP等时地层界线位于41层底部附近。海相与陆相的ETE和TJB层位附近均出现了δ13C负偏,指示全球性的碳同位素的波动,推论该时期发生了全球规模的、地表圈层的碳储库扰动。     

鄂尔多斯盆地中—晚三叠世盆地原型及构造古地理响应

中—晚三叠世的鄂尔多斯盆地沉积了一套优质的砂岩储层,目前对该套砂岩的成因及其空间分布已经有了成熟的认识,然而在中—晚三叠世鄂尔多斯原型盆地的确切边界位置、盆内古地理演化的构造成因机制等问题上依然存在不少争议。本文通过对鄂尔多斯盆内及周缘57个露头及165口钻井的层序地层学与沉积学研究,厘定了鄂尔多斯盆地在中—晚三叠世的边界位置并在层序格架下开展了古地理演化研究,同时探讨了古地理演化的构造成因。研究表明:中—晚三叠世鄂尔多斯盆地的北部边界从内蒙古的达拉特旗向东延伸至山西大同,东部边界应在山西宁武—太原—太谷—永和—河南安阳—开封—登封一线附近,南部边界为北秦岭(NQT)与华北板块的缝合带(陕西西安—洛南—河南栾川—南召沿线以南),西南以六盘山的西部断层边缘为界,西北界位于贺兰山西部断层边缘带,西部边界延伸至河西走廊盆地的西部边界(甘肃马良沟附近)。在中—上三叠统延长组识别出4个沉积旋回(SQ1-SQ4),代表了从起始阶段(SQ1)到最大沉降阶段(SQ2和SQ3)再到后期关闭阶段(SQ4)的湖泊演化过程。中—晚三叠世鄂尔多斯盆地内呈现出北部/东北部的曲流河-三角洲沉积体系和南部/西南部冲积扇-辫状河-三角洲沉积体系汇聚的沉积格局,在空间上表现出明显的南北差异,在时间上呈现出沉积中心的东-西破坏分异的演化特征。这种古地貌差异和演化主要受控于秦岭—大别山造山带(QDOB)与兴安岭—蒙古造山带(XMOB)的不同构造演化过程。盆地南部的古地理演化主要受控于QDOB的活动,中—晚三叠世勉略洋闭合驱动的北秦岭造山带活化不仅导致盆地南部陡坡带的形成和盆地东南部古地貌的突变,也导致晚三叠世盆地西南部发育一个分隔内克拉通盆地及西南缘类前陆盆地的水下低隆。盆地西部的古地貌演化受控于多种构造机制,中三叠世现今六盘山地区发育一个南北向的低隆区,很可能是盆地东南部的强烈挤压下的远端效应;晚三叠世中期后该低隆区发生下沉,现今鄂尔多斯盆地与河西走廊地区连通,这很可能是由盆地西南方特提斯构造域挤压作用下的盆内挠曲沉降导致的。这些认识不仅是对盆山耦合理论的补充,也对鄂尔多斯盆地石油和天然气的后期勘探具有重要的现实意义。