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中国东南沿海晚白垩世长屿火山的活动过程与古环境意义

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岩石学报 2022年第5期38卷 1419-1442页

作者：贺振宇颜丽丽褚平利向华蒋子堃北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国地震局地质研究所北京100029 中国地质调查局南京地质调查中心南京210016 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院北京100037

火山是唯一能够直接反映地球深部存在岩浆的地球动力学现象,对于地球气候演变和宜居性具有重要影响。相比年轻火山,古老火山因其活动过程完整、且可能剥蚀出露多阶段火山喷发产物及岩浆通道、岩浆房等,从而为揭示火山岩浆系统演化和火... 详细信息

火山是唯一能够直接反映地球深部存在岩浆的地球动力学现象,对于地球气候演变和宜居性具有重要影响。相比年轻火山,古老火山因其活动过程完整、且可能剥蚀出露多阶段火山喷发产物及岩浆通道、岩浆房等,从而为揭示火山岩浆系统演化和火山活动过程提供重要的研究窗口。本文选择中国东南沿海晚白垩世长屿破火山为研究对象,对其开展火山地质、岩石学、年代学及地球化学研究,以期揭示其火山活动历史及其对中国东南沿海白垩纪古环境的启示意义。长屿火山出露面积约100km^(2),呈近圆形分布,具有较厚的火山地层厚度(总厚度约570m),类似于破火山内的火山堆积特点。由早至晚三个喷发阶段形成的流纹质角砾凝灰岩都显示了典型的火山碎屑流相的特点,发育典型的条纹斑状结构,但表现出不同的晶屑、玻屑及岩屑含量以及熔结程度等岩相学特征,反映火山喷发从初始到高峰、再到减弱的过程,最后岩浆沿火山通道侵出形成流纹斑岩穹隆,标志着火山活动的结束。长屿火山的火山碎屑流式喷发伴随着快速的岩浆房塌陷,以及缺少普林尼式空落堆积,反映了火山活动发生在伸展的构造背景。系统的LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究获得了不同阶段火山岩一致的形成年龄(97~96Ma),暗示它们具有较短的形成时限,是由同期火山岩浆活动先后喷发形成的。长屿火山岩高的SiO_(2)含量(67%~76%)以及分异的锆石微量元素地球化学特征,表明喷发岩浆来自晶粥提取的熔体,并有晶粥来源晶体的混入。此外,我们在长屿火山岩中发现了南洋杉型丝炭化木(贝壳杉型木属),暗示晚白垩世中国东南沿海地区可能为温暖湿润的亚热带山地气候环境,表明中国东南沿海白垩纪大规模火山活动,在古武夷山脉以东地区形成了地形高耸的海岸山脉。

关键词：硅质火山作用火山岩相古环境丝炭化木中国东南沿海

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沉积岩汞同位素的古环境指示意义

科学通报 2023年第6期68卷 628-643页

作者：郑旺周岸文孙若愚陈玖斌天津大学地球系统科学学院表层地球系统科学研究院天津300072

环境与生命的协同演化是地球科学的核心问题之一,而古环境的精确重建对于认识生命演化规律、机制以及预测地球宜居性的未来发展方向具有至关重要的意义.近年来,沉积岩中的汞及其同位素组成在重建地球古环境演化方面展现出巨大的潜力,获... 详细信息

环境与生命的协同演化是地球科学的核心问题之一,而古环境的精确重建对于认识生命演化规律、机制以及预测地球宜居性的未来发展方向具有至关重要的意义.近年来,沉积岩中的汞及其同位素组成在重建地球古环境演化方面展现出巨大的潜力,获得了广泛的关注和应用,已发展成一个新的研究方向.其主要原因是汞及其同位素组成在记录古代火山活动和海洋氧化还原状态方面具有不可替代的优势,能为研究上述过程与重大环境和生命演化事件的关系提供新的证据.本文系统分析了古代沉积岩的汞同位素数据及其意义,总结了大型火山活动和海洋氧化还原状态改变引起汞同位素变化的特征与机制,深入探讨了火山类型及释放汞的方式、大气和海洋汞循环过程、沉积环境、岩性、成岩作用、汞赋存形态等因素对沉积岩汞同位素组成的影响,并对该领域当前存在的问题和发展前景作出了评述和展望.总体而言,这一研究领域仍处于起步阶段,对古环境演化事件中汞同位素组成的变化规律和分馏机理还缺乏系统和定量的认识,亟须深入研究.未来需要揭示古环境汞循环过程中的同位素分馏机理,进一步明确汞同位素指示古环境演化的原理和影响因素,拓展其在环境和生命协同演化领域的应用.

关键词：汞同位素古环境生物大灭绝火山海洋氧化还原状态地球宜居性

西湖凹陷古近系平湖组泥质岩地球化学特征及其地质意义

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地质学报 2022年第6期96卷 2078-2093页

作者：沈文超邵龙义周倩羽康世龙河北工程大学地球科学与工程学院河北邯郸056038 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083

西湖凹陷是东海陆架盆地重要的富生烃凹陷之一,平湖组是主要烃源岩和油气富集层系。为了探讨平湖组沉积期构造背景、源区性质及古环境,本文对平湖组泥质岩地球化学特征进行了研究。地球化学分析结果表明,平湖组沉积期同时具有大陆岛弧... 详细信息

西湖凹陷是东海陆架盆地重要的富生烃凹陷之一,平湖组是主要烃源岩和油气富集层系。为了探讨平湖组沉积期构造背景、源区性质及古环境,本文对平湖组泥质岩地球化学特征进行了研究。地球化学分析结果表明,平湖组沉积期同时具有大陆岛弧和活动大陆边缘构造背景。平湖组泥质岩的物源区母岩主要由上地壳岩石演化而来,并通过对比周围隆起区母岩特征,认为西侧的海礁隆起为西湖凹陷西部斜坡区平湖组沉积期的主要物源区,母岩主要以上地壳的长英质火成岩为主,并受到少量来自幔源岩浆和上地壳古生界变质岩系的影响,母岩类型主要为花岗闪长岩和英安质凝灰岩,少量安山岩和变质岩。泥质岩CIA分析表明,平湖组泥质岩的母岩经历了中等—强烈的风化作用,结合Sr/Cu值分析,推断西湖凹陷在平湖组沉积期古气候较为温暖湿润。微量元素和古盐度分析结果以及对盆地古地貌特征分析表明,西湖凹陷平湖组沉积期自北向南沉积背景有明显的地区差异性,北部(A-1)沉积水体为淡水,主要发育河控三角洲沉积体系,而中部(A-2)和南部(B-1)表现为淡水和半咸水交替演化的特征,主要发育受潮汐影响三角洲沉积体系。平湖组泥质岩主要形成于含氧环境中。

关键词：泥质岩地球化学物源分析古环境平湖组西湖凹陷

PTME后华北板块南缘生物复苏后期古环境特征:来自豫西登封中三叠统二马营组的证据

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地学前缘 2023年第5期30卷 491-509页

作者：邢智峰张湘赟李婉颖齐永安郑伟吴盼盼张立军河南理工大学资源环境学院河南焦作454003 河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室河南焦作454003 中原经济区煤层气与页岩气协同创新中心河南焦作454003

三叠纪是二叠—三叠纪生物大灭绝(PTME)之后生态系统恢复的重要时期,也是构造格局的重要转型期。中三叠世生态系统已逐渐恢复,处于生物复苏的后期,该时期的古环境特征、古生物面貌都对生态系统的恢复具有重要意义。本研究通过对豫西地... 详细信息

三叠纪是二叠—三叠纪生物大灭绝(PTME)之后生态系统恢复的重要时期,也是构造格局的重要转型期。中三叠世生态系统已逐渐恢复,处于生物复苏的后期,该时期的古环境特征、古生物面貌都对生态系统的恢复具有重要意义。本研究通过对豫西地区登封白坪中三叠统二马营组剖面的详细实测和样品的测试分析,运用沉积学和地球化学等方法,进行古环境特征分析。结果表明:(1)二马营组下段以黄绿色细粒长石砂岩与紫红色泥岩不等厚互层为主,发育曲流河的4个沉积旋回;中段底部以厚层黄绿色长石石英砂岩为主,上部出现频繁的砂泥互层,为滨浅湖沉积;二马营组中下段经历了由粗组分为主向细组分为主的多次转变,后期由河流相逐渐转变为滨浅湖相沉积。(2)地化样品中Mg/Ca以及Sr/Cu值(1.8~5.2,均值为3.5)均较低,显示二马营组整体处于温暖湿润的气候条件;Sr/Ba(0.15~0.42,均值为0.29)、∑LREE/∑HREE、Ce异常指数以及氧化还原敏感元素U、V、Cr、Ni、Co等的比值均显示二马营组沉积期为氧化条件为主的陆相淡水沉积环境。综上所述,豫西登封二马营组为一套典型的河湖相沉积,与下伏和尚沟组相比,在古气候方面出现明显的转变,由干旱炎热逐渐转变为温暖湿润的气候,为生态系统的恢复起到了重要的作用。

关键词：中三叠统二马营组古环境登封地区生态系统恢复

新元古代极端冰期事件中生物避难所的环境条件

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地质学报 2023年第9期97卷 3075-3086页

作者：胡军程猛陈欣阳叶琴安志辉李超生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学(武汉)湖北武汉430074 自然资源部深时地理环境重建与应用重点实验室成都理工大学四川成都610059 沉积地质研究院沉积与生物地球化学国际研究中心成都理工大学四川成都610059 中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 中国地质调查局武汉地质调查中心湖北武汉430205

新元古代成冰纪(南华纪)(720~635 Ma)以全球性冰期事件而闻名。这次冰期事件对早期生命演化产生了显著影响,被认为是生命演化的“过滤器”和“瓶颈”。冰期前后生物对比表明生物演化并未中断,暗示冰期过程中存在生物避难所。扬子板块北... 详细信息

新元古代成冰纪(南华纪)(720~635 Ma)以全球性冰期事件而闻名。这次冰期事件对早期生命演化产生了显著影响,被认为是生命演化的“过滤器”和“瓶颈”。冰期前后生物对比表明生物演化并未中断,暗示冰期过程中存在生物避难所。扬子板块北缘神农架地区成冰系南沱组中发现了罕见的宏体藻类生物记录——宋洛生物群。为了探究成冰纪全球性冰期背景下,古环境与生物幸存之间的关系,本文对扬子北缘宋洛剖面和青林口剖面南沱组内含化石页岩层和不含化石泥岩层开展了元素地球化学对比研究。结果显示,不含化石泥岩层沉积于半咸水氧化环境,而含“宋洛生物群”化石的页岩层沉积于冰消期末期,当时海洋为正常盐度、次氧化状态,该地区具有相对温暖的气候条件。这可能为“宋洛生物群”在极端冰期下幸存并保存为化石提供了有利条件。该研究也表明新元古代极端冰期事件中的确存在适合复杂生命生存的避难所。

关键词：成冰纪南沱组扬子北缘沉积地球化学古环境

沈北煤田煤中琥珀的植物来源和稳定同位素的古环境意义

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地质学报 2023年第8期97卷 2445-2458页

作者：刘帮军田泽奇李鸿豆郭旭赵巧静石志祥郭文牧张宁 AchimBECHTEL Maksim GBLOKHIN 孙玉壮赵存良河北工程大学地球科学与工程学院河北邯郸056038 河北省资源勘测重点实验室河北邯郸056038 河北省煤炭资源综合开发与利用协同创新中心河北邯郸056038 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 辽宁省地矿集团能源地质有限责任公司辽宁沈阳110000 莱奥本矿业大学应用地球科学与地球物理系奥地利莱奥本8700 俄罗斯科学院远东分院远东地质所俄罗斯海参崴690022

琥珀是由古代植物代谢产生的树脂聚合物形成的化石。琥珀中的有机质保存环境稳定、封闭,能很好地记载其形成时期的古植物和古环境等信息。本次研究运用气象色谱质谱联用仪(GC-MS)和元素分析稳定同位素质谱仪(EA-IRMS)等测试方法,研究了... 详细信息

琥珀是由古代植物代谢产生的树脂聚合物形成的化石。琥珀中的有机质保存环境稳定、封闭,能很好地记载其形成时期的古植物和古环境等信息。本次研究运用气象色谱质谱联用仪(GC-MS)和元素分析稳定同位素质谱仪(EA-IRMS)等测试方法,研究了沈北煤田煤中琥珀的有机地球化学组成、稳定同位素和化合物单体碳同位素特征。结果表明,琥珀中的饱和烃以二萜化合物为主(占73.45%),芳香烃以松香烷型化合物为主(56.17%);高含量的贝壳杉烷、雪松烷、扁枝烷和松香烷型化合物指示琥珀来源于松柏类植物,且以柏科植物为主。沈北琥珀的δ^(13)C值为-22.8‰~-21.2‰,与同时期其他地区琥珀的δ^(13)C值相似;氢同位素变化范围较小(-297.2‰~-276.0‰),氧同位素值为17.4‰~31.6‰。琥珀的稳定同位素组成(碳、氢和氧)进一步证明琥珀来源于裸子植物。琥珀的δ^(13)C值主要与其形成时的全球气温变化和大气组成有关。沈北琥珀的氢和氧同位素组成主要受植物种类(松柏类)以及植物生长的局部气温和降水条件有关。琥珀稳定碳同位素有望成为研究古气候和古大气组成的良好载体,琥珀的氢和氧同位素可以反映形成时期的古环境条件,但仍需进一步深入研究。

关键词：琥珀碳同位素植物来源始新世古环境

早中寒武世古环境特征与烃源岩发育模式——以塔里木盆地柯坪-巴楚地区为例

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中国矿业大学学报 2022年第2期51卷 293-310页

作者：欧阳思琪吕修祥薛楠李峰汪瑞中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249

为了更全面的认识塔里木盆地中下寒武不同层位烃源岩的发育模式,本文以柯坪-巴楚地区为例,在沉积演化研究的基础上,利用有机碳、主微量元素以及碳同位素的测量数据,分析了研究区早中寒武世古环境特征,建立了各时期烃源岩的发育模式.认... 详细信息

为了更全面的认识塔里木盆地中下寒武不同层位烃源岩的发育模式,本文以柯坪-巴楚地区为例,在沉积演化研究的基础上,利用有机碳、主微量元素以及碳同位素的测量数据,分析了研究区早中寒武世古环境特征,建立了各时期烃源岩的发育模式.认为沉积相、古地貌、热液活动、海平面变化、上升洋流共同影响了研究区古生产力与氧化-还原环境,进而控制了烃源岩中有机质的富集模式.研究结果表明:柯坪地区玉尔吐斯组与肖尔布拉克组烃源岩发育于海侵体系域中-外缓坡相,玉尔吐斯期伴有上升洋流与热液活动,热液活动强度自下而上逐渐减弱,于玉_(中)段停止;TOC,V/(V+Ni),U/Th,过剩钡(Ba_(xs))等指标指示从玉^(1)_(下)亚段到肖^(1)_(下)亚段与肖^(2)_(下)亚段有机质丰度、古生产力水平与沉积水体的缺氧程度均呈先升高后降低的特征,玉^(2)_(下)亚段沉积期达到最高(TOC平均值为5.21%,V/(V+Ni)平均值为0.98,U/Th平均值为10.08,Ba_(xs)平均值为95221×10^(-6));巴楚地区肖尔布拉克组-阿瓦塔格组烃源岩发育于干热古气候背景下的台内潟湖相,肖_(上)段与吾松格尔组沉积期潟湖水体较深,蒸发旋回初期为缺氧时期,发育碳酸盐岩烃源岩.柯坪地区玉^(1)_(下)亚段、玉^(2)_(下)亚段、玉_(中)段泥页岩烃源岩发育模式分别为海侵伴有强热液与上升洋流模式、海侵伴有弱热液与上升洋流模式、海侵伴有上升洋流模式;肖^(1)_(下)亚段与肖^(2)_(下)亚段碳酸盐岩烃源岩为海侵发育模式.海侵与上升洋流是柯坪地区烃源岩发育的基础,热液活动对有机质聚集的影响具有两面性.巴楚地区肖尔布拉组与吾松格尔组烃源岩为台内潟湖蒸发分层发育模式,古地貌与海平面变化是影响烃源岩发育的关键.

关键词：古环境烃源岩发育模式柯坪-巴楚地区中下寒武统塔里木盆地

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甲藻甾醇在海洋和湖泊古环境重建中的应用

吉林大学学报（地球科学版） 2024年第3期54卷 752-772页

作者：游洋李婧婧张恩楼中国科学院南京地理与湖泊研究所/湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

甲藻甾醇(dinosterol)是甲藻(dinoflagellate)细胞膜脂的重要组分,作为甲藻的生物标志物,它具有来源特异性、结构稳定、抗降解能力强等特点,广泛分布于海洋、湖泊等各类沉积载体中,有效记录不同地质历史时期古环境的信息。目前,利用甲... 详细信息

甲藻甾醇(dinosterol)是甲藻(dinoflagellate)细胞膜脂的重要组分,作为甲藻的生物标志物,它具有来源特异性、结构稳定、抗降解能力强等特点,广泛分布于海洋、湖泊等各类沉积载体中,有效记录不同地质历史时期古环境的信息。目前,利用甲藻甾醇质量分数及其单体氢同位素组成开展重建早期生态环境变化的研究,为理解早期气候和环境变化、生态系统响应提供新视角,因此甲藻甾醇是近年来海洋和湖泊古环境重建研究的热点生物标志物之一。基于此,本文首先介绍甲藻甾醇的结构、生物来源及其在海洋、湖泊等环境的分布特征,简要概述且对比甲藻甾醇的几种纯化方法,并在阐述其重建古环境、古气候原理的基础上,进一步总结甲藻甾醇的古环境指示意义,特别是其质量分数在古生产力重建以及甲藻甾醇单体氢同位素组成在盐度、降水重建上的研究进展。据此,我们提出甲藻甾醇在古环境重建研究中应注意的问题,如甲藻甾醇的具体生物来源、环境因子对甲藻甾醇的影响等。

关键词：甲藻甾醇古环境单体氢同位素生物标志物海洋湖泊

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全球古-中生代之交牙形石研究进展

地球科学 2022年第3期47卷 1012-1037页

作者：吴奎童金南李红军田力邹亚锐梁蕾赵璧湖北省地质科学研究院湖北武汉430034 中国地质大学地球科学学院生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074 中国地质调查局武汉地质调查中心古生物与地质环境演化湖北省重点实验室湖北武汉430205 河北地质大学古生物研究院河北石家庄050031

古-中生代之交发生了许多重要的地质事件,包括“Pangea”大陆的解体、大火成岩省的喷发、晚古生代大冰期的消逝、极端高温事件、两次生物大灭绝以及迟缓的生物复苏等.牙形石作为该时期主要的标准化石,是进行地层对比以及生物与环境协同... 详细信息

古-中生代之交发生了许多重要的地质事件,包括“Pangea”大陆的解体、大火成岩省的喷发、晚古生代大冰期的消逝、极端高温事件、两次生物大灭绝以及迟缓的生物复苏等.牙形石作为该时期主要的标准化石,是进行地层对比以及生物与环境协同演化研究的重要依据.近些年,此阶段的牙形石相关研究取得了许多重要的进展,这些新的材料和技术手段上的突破,为人们进行高精度的地层对比、定量重建该时期地球的生物及环境演变起到了关键作用.本文系统地对该时期全球牙形石的研究,包括牙形石的生物学、地层学以及地球化学研究等进行了总结,也提出了部分亟待解决的问题.未来,随着更多技术手段的开发以及更多基础材料的发现,将加强研究人员对该时期牙形石演化的理解,必然也会在研究这段地质历史转折与突变期的古海洋、古环境、古生物过程中发挥更大的作用.

关键词：牙形石晚二叠世早三叠世古环境生物地层地层学