2018年04月21日 星期六

高频旋回控制下二叠纪-三叠纪转折期古海洋演化的沉积记录取得重要成果

作者:季长军 发布时间:2020-06-28

二叠纪-三叠纪转折期发生了显生宙以来最大规模的生物集群灭绝事件,虽然关于这一重要生物事件背后的成因众说纷纭,但是生物生存介质条件改变会被二叠纪-三叠纪转折期的沉积物记录在地层中。中国地质科学院地质力学研究所季长军在青年基金《西藏地区二叠系-三叠系界线剖面有机碳同位素异常研究》和中国地质调查局项目《羌塘盆地隆鄂尼-鄂斯玛地区油气地质构造调查》、《羌塘油气地质构造保存条件研究》和《重点地区构造体系及油气页岩气控藏条件调查》联合资助下,选择西藏地区和华南地区典型剖面开展对比研究,以碳酸盐岩氧碳同位素和有机碳同位素界限地层为切入点,聚焦二叠纪-三叠纪转折期古海洋演化的沉积记录,取得了下述主要认识:

(1)西藏文布当桑剖面碳同位素在PTB处随时间逐渐变小,且变化连续,类似南阿尔卑斯地区PTB剖面变化样式,而与华南煤山剖面突变模式具有明显差异。通过与中国中下扬子区代表碳酸盐岩台地相到下斜坡相的沉积环境的典型海相地层剖面对比,PTB地层无机碳同位素快速负异常最显著的表现在斜坡相的浙江煤山剖面,除了泻湖相的四川羊鼓洞剖面外,苏州西山的浅水碳酸盐岩台地相(生物礁)、浙江黄芝山的台地边缘相和四川朝天的斜坡深水相都表现的微弱,西藏文布当桑剖面与西山剖面碳同位素变化曲线高度一致,显然这种同位素变化的差异不是地层缺失或高度凝缩能够解释的,更可能是泻湖相和斜坡相更有利于富轻碳同位素组分的有机质保存。

(2)二叠纪-三叠纪之交,西藏特提斯域碳酸盐岩地层记录了古海洋环境演化信息。该时期存在明显的无机碳负异常和有机碳的正异常,且δ13Ccarb和δ13Ccarb存在明显的负相关,δ13Ccarb-δ13Corg与δ13Ccarb呈明显正相关,这意味着在此期间,控制碳循环的主导机制并未发生大的变化,碳同位素的异常变化只是短暂的存在与PTB附近,这是深海巨大DOC库的缓冲效应所致。PTB附近 δ13Ccarb和δ13Ccarb 变化的跟古海洋环境演化密切相关,西藏特提斯域古海洋环境在P-T之交发生了剧烈变化,其主要表现在处于二叠纪和三叠纪转换期,海洋水体还原性达到最大、海水温度达到最大和海洋古生产率达到最低。

(3)浅水相二叠系-三叠系界限剖面地层往往有机碳含量很低,但是深水陆棚相的皖泾地1井二叠系-三叠系形成了多套烃源岩,为下扬子非常规油气勘探提供了良好的物质基础。二叠系孤峰组、大隆组和龙潭组是扬子地区页岩气勘探的重要目标层系,而早三叠统殷坑组致密油也具有一定勘探潜力。皖泾地1井早三叠统殷坑组主要是厚灰岩与薄泥岩互层产出,明显记录了米兰科维奇气候旋回,典型旋回有偏心率旋回405Ka、轴斜率旋回41Ka和岁差旋回20Ka,而轴斜率旋回为主控旋回,控制了三叠纪气候变化,影响沉积物供应和有机质富集和保存,因此皖泾地1井早三叠世高频旋回控制了烃源岩的发育。

 

图1 不同沉积相下典型二叠系-三叠系界限剖面碳同位素变化样式

 

图2 皖泾地1井早三叠统殷坑组米兰科维奇记录及高频旋回轴斜率40Ka周期控制烃源岩沉积特征

上述研究成果部分已发表在期刊《?Acta Geologica Sinica (EnglishEdition)》和《地质学报》上:

Ji Changjun* ; Wu Zhenhan; Fang Chaogang; Yi Haisheng; Xia Guoqing; High Temperature, High Reducibility and Low Productivity of the Paleoceanographic Environment in the P/T, Tethys, Acta Geologica Sinica (English Edition), 2019, 93(1):248-249. SCIE.

季长军* ; 吴珍汉; 伊海生; 夏国清; 赵珍; 王霆; 西藏文布当桑二叠系-三叠系界线剖面酸盐岩碳氧同位素异常研究, 地质学报, 2018, 92(10):2018-2027. EI

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