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Pb同位素在古金属制品溯源研究中的应用——原理、方法和实例

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成都理工大学学报(自然科学版) 2025年第1期52卷 1-17页

作者：程文斌郎兴海欧阳辉彭义伟陈翠华谢富伟苟冰璐李梦林王勇彭强杨超成都理工大学地球与行星科学学院成都610059 成都理工大学科技考古研究中心成都610059 成都理工大学沉积地质研究院成都610059 四川西冶新材料股份有限公司成都611700

追溯古金属制品的矿石来源,探索古代不同文明之间金属流通与文化交流,一直以来都是备受国内外考古学界关注的研究热点。在众多古金属溯源研究方法中,Pb同位素因基础理论和实验方法成熟较早,目前应用最广。本文综述了Pb同位素在古代金属... 详细信息

追溯古金属制品的矿石来源,探索古代不同文明之间金属流通与文化交流,一直以来都是备受国内外考古学界关注的研究热点。在众多古金属溯源研究方法中,Pb同位素因基础理论和实验方法成熟较早,目前应用最广。本文综述了Pb同位素在古代金属制品溯源研究中应用的原理、方法与重要实例,并简要分析了局限性,展望了应用前景:(1)理论上,Pb同位素能够对不同矿床进行一定程度的区分,且在冶金过程中不会发生显著的分馏,满足古金属制品溯源研究的大部分前提。(2)Pb同位溯源的方法包括简单对比法、特征参数法和等时线法。其中,简单对比法和特征参数法主要适用于古金属制品中Cu,Pb,Ag等金属的矿石来源;而等时线法主要用于示踪锡锭以及低铅富锡青铜器中Sn的矿石来源。(3)Pb同位素溯源研究的局限性包括重叠效应和混合效应。将Pb同位素与Cu,Sn,Ag等非传统同位素以及微量元素相结合,采用合理的数理统计方法开展综合溯源研究,是解决重合效应的重要途径和研究方向。跳出将金属制品与地质来源(矿床)进行匹配的固有研究范式,以重现古代文明间金属流通与文化交流路径为目标,开发类似于“牛津研究体系”的解决方案,是解决混合效应的重要途径和研究方向。

关键词： Pb同位素古金属制品溯源研究

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四川盆地中部上二叠统长兴组天然气来源

天然气地球科学 2025年

作者：冯栋栋魏研李长志陈骁王嘉先郭佩成都理工大学沉积地质研究院成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都理工大学地球与行星科学学院中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

四川盆地中部蓬溪—武胜浅水陆棚区域长兴组天然气勘探程度较低，天然气来源认识不清，制约了长兴组天然气的勘探和开发。研究利用TOC、干酪根碳同位素、镜质体（沥青）反射率等测试资料对蓬溪—武胜浅水陆棚区域古生界不同层位潜在烃... 详细信息

四川盆地中部蓬溪—武胜浅水陆棚区域长兴组天然气勘探程度较低，天然气来源认识不清，制约了长兴组天然气的勘探和开发。研究利用TOC、干酪根碳同位素、镜质体（沥青）反射率等测试资料对蓬溪—武胜浅水陆棚区域古生界不同层位潜在烃源岩进行评价，然后结合天然气组分和碳同位素以及烃源岩和储层固体沥青生物标志物探讨该区长兴组天然气以及固体沥青的来源。下寒武统笻竹寺组、下志留统龙马溪组和上二叠统龙潭组烃源岩有机质丰度高，处于过成熟阶段，在常规甾烷、孕甾烷和升孕甾烷、三环萜烷、伽马蜡烷和三芳甾烷等生标组成特征上具有明显差异。蓬溪—武胜浅水陆棚区域长兴组天然气来源主要受烃源岩展布的控制，东部及东北部天然气主要来自龙马溪组烃源岩，西部及西南部主要来源于笻竹寺组烃源岩，中南部主要来源于龙潭组烃源岩，筇竹寺组和龙马溪组烃源岩同样有重要贡献。此次研究明确了蓬溪—武胜浅水陆棚区域古生界烃源岩的生烃潜力特征和长兴组天然气的来源，可为下一步研究区天然气的勘探部署提供有利支撑。

关键词：上二叠统长兴组蓬溪—武胜浅水陆棚气源对比生物标志物碳同位素

川东北地区二叠系吴家坪组二段页岩储层特征及有利区分布

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岩性油气藏 2025年第1期37卷 1-12页

作者：罗冰文华国廖义沙张兵姚永君温思宇杨凯中石油西南油气田公司勘探开发研究院成都610400 油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都理工大学成都610059 成都理工大学沉积地质研究院成都610059 中国石油西南油气田公司重庆气矿重庆401147 成都理工大学地球物理学院成都610059

四川盆地上二叠统吴家坪组海相页岩是页岩气勘探开发的热点层系。通过X射线衍射、薄片鉴定、扫描电镜、有机地球化学、低温氮气吸附等分析,对川东北地区二叠系吴家坪组二段海相页岩的沉积相展布、储层及烃源岩特征进行了分析,明确了储... 详细信息

四川盆地上二叠统吴家坪组海相页岩是页岩气勘探开发的热点层系。通过X射线衍射、薄片鉴定、扫描电镜、有机地球化学、低温氮气吸附等分析,对川东北地区二叠系吴家坪组二段海相页岩的沉积相展布、储层及烃源岩特征进行了分析,明确了储层发育的主控因素,并对储层发育有利区进行了预测。研究结果表明:①川东北地区吴二段的沉积受海平面上升和裂陷发育的影响,主要为深水陆棚相,在达州—开江—万州—忠县一带沿北西—南东方向呈连通条带状展布。②研究区吴二段页岩储层中矿物组成复杂,脆性矿物含量较高,平均质量分数为67.9%;与四川盆地志留系龙马溪组页岩相似,研究区的石英具有生物成因特征而呈絮凝状,草莓状黄铁矿粒径均较小(小于6.0μm),指示沉积水体为还原环境,有利于有机质的富集;页岩储层平均孔隙度为4.11%,孔隙类型包括有机质孔隙、粒内孔隙、粒间孔隙及微裂缝,孔隙结构以狭缝孔为主,中孔对孔体积的贡献率最大。③研究区吴二段烃源岩具有高TOC含量、高成熟度特征,TOC平均值为4.80%,R_(o)平均值为2.53%,达到过成熟阶段,干酪根类型主要为Ⅱ型,具有良好的生气潜力,基本达到Ⅰ类页岩气储层标准。④研究区吴二段储层主要受控于沉积环境和成岩改造作用,深水陆棚沉积环境有利于页岩储层的形成,石英的抗压保孔作用和有机质生烃作用是页岩储层形成的关键,石英含量、TOC含量和孔隙度均呈正相关关系;开江—梁平、万州地区为吴二段有利页岩储层分布区。

关键词：页岩气深水陆棚相还原环境脆性矿物有机质孔隙吴家坪组二段上二叠统开江—梁平万州地区川东北地区

应用沉积有机质单体正构烷烃分子碳同位素定量重建古降雨量的方法及研究实例

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地质论评 2025年

作者：伊海生伊帆田康志石宇翔成都理工大学沉积地质研究院成都理工大学地理与规划学院甘肃省油气资源研究重点实验室中国科学院西北生态环境资源研究院成都理工大学地球科学学院

古气候的干湿变化是地质历史时期古环境研究和重建的一项重要内容,降雨量大小的变化是划分干旱和湿润气候带的一个重要指标。根据全球和中国现代植物叶片碳同位素(δ13C叶片)资料,目前认为C3型植物δ13C叶片值的变化主要受降雨量大小控... 详细信息

古气候的干湿变化是地质历史时期古环境研究和重建的一项重要内容,降雨量大小的变化是划分干旱和湿润气候带的一个重要指标。根据全球和中国现代植物叶片碳同位素(δ13C叶片)资料,目前认为C3型植物δ13C叶片值的变化主要受降雨量大小控制,湿润区δ13C叶片偏负,干旱区δ13C叶片偏正,年平均降雨量（MAP）与植物δ13C叶片之间可采用对数函数关系进行描述。研究表明,陆生高等植物来源的有机质在沉积地层剖面以长链高碳数正构烷烃nC27、nC29和nC31为标志,这些单体烷烃分子的碳同位素值(δ13C正烷烃)记录古植物叶片的碳同位素信号(δ13C古植物),通过成壤和成岩校对,可以定量计算和复原陆地古植物叶片碳同位素,最后根据古大气CO2碳同位素(δ13C古大气)与古植物(δ13C古植物)分馏差值系数(Δ‰=δ13C古大气-δ13C古植物),引用本文建立的Δ‰值与MAP（mm/a）数学拟合公式,定量计算古降雨量,标定地层剖面气候干湿变化过程,讨论了纬度、高度、温度对计算结果的影响。中国新生代气候环境发生了重大变化,它的表现是古近纪受行星风系控制,而新近纪演变为季风气候,本文以柴达木盆地F104井为例,重建了始新统下干柴沟组上段至第四系七个泉组4514～530m井深地层段的降雨量变化曲线,发现柴达木盆地渐新统上干柴沟组降雨量最小,仅为250mm/a,而上新统狮子沟组降雨量最大,可达1200mm/a,提出8Ma降雨量增加可能与亚洲季风的出现和中国气候湿润化有关。

关键词：陆地古植物长链正构烷烃碳同位素古降水量新生代气候干湿柴达木盆地

硅质碎屑—碳酸盐混合沉积：进展与分类新启示

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沉积学报 2025年

作者：穆财能周荟佳陈安清侯明才成都理工大学沉积地质研究院成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室成都理工大学自然资源部深时地理环境重建与应用重点实验室

【意义】碎屑—碳酸盐组分的混合沉积研究能指示古气候、古环境、物源供给、海/湖平面升降，更因与矿产、油气资源息息相关而越来越受到重视。【进展】混合沉积主要可分为成分混合（狭义）与结构混合（广义）。混积岩作为混合沉积产物... 详细信息

【意义】碎屑—碳酸盐组分的混合沉积研究能指示古气候、古环境、物源供给、海/湖平面升降，更因与矿产、油气资源息息相关而越来越受到重视。【进展】混合沉积主要可分为成分混合（狭义）与结构混合（广义）。混积岩作为混合沉积产物，以往的分类方案主要有四分法、三分法、两分法，但受限于黏土组分是否应参与混积岩的划分一直存在争议。文章提供一个混积岩分类新思路，尝试解决组分参与划分问题，可为混合沉积研究多提供一项选择。【结论】在以碎屑组分与碳酸盐组分两端元划分的基础上，通过颗粒的定量统计，并以此判断沉积期的水动力条件。与传统分类方案相比，既保留了碳酸盐组分、碎屑颗粒、灰泥、黏土四个端元，又同时兼顾了视觉呈现效果与便捷操作可行性。此外，重新厘定混合沉积作用，具体划分为：间断（事件）混合、相混合、原地（生物）混合与沉淀混合四种类型。并将溯源混合、成岩混合、岩溶混合、裂缝混合等不能反映原始沉积环境的四种作用归为假混合作用。【展望】碳酸盐岩与碎屑岩作为沉积学的两大分支，一直被作为独立的学科体系进行研究。对混合沉积的研究还有望帮助理解碳酸盐—碎屑组分之间的矿物来源、相互作用方式与沉积过程，完善碎屑岩与碳酸盐岩学科体系。

关键词：混积岩假混合作用分类方案碳酸盐岩碎屑岩

湘西北古丈地区大塘坡组锰矿沉积地球化学特征与沉积环境分析

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沉积学报 2025年第1期43卷 50-62页

作者：付文念李凤杰自然资源部深时地理环境重建与应用重点实验室/沉积地质研究院成都理工大学成都610059 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059

【目的】分析湘西北古丈地区南华系大塘坡组锰矿沉积环境,探讨古丈地区大塘坡组锰成矿环境和成矿物质来源,可为该区大塘坡组锰矿的勘探提供理论依据。【方法】以主、微量元素、稀土元素和碳氧同位素等地球化学分析为基础,对大塘坡组锰... 详细信息

【目的】分析湘西北古丈地区南华系大塘坡组锰矿沉积环境,探讨古丈地区大塘坡组锰成矿环境和成矿物质来源,可为该区大塘坡组锰矿的勘探提供理论依据。【方法】以主、微量元素、稀土元素和碳氧同位素等地球化学分析为基础,对大塘坡组锰矿沉积时的氧化—还原环境、成矿物质来源等进行研究。【结果】(1)古丈地区锰矿床的主量元素Al_(2)O_(3)与SiO_(2)、TiO_(2)、K_(2)O均具有良好的正相关性,与MgO、CaO呈弱的负相关,而与MnO、Na_(2)O、TFe、P_(2)O_(5)的相关性不强,这种相关关系与湖北古城锰矿、湖南湘潭锰矿及湖南照洞锰矿具有一定相似性,整体表现为高Si、低Fe、含P锰矿;(2)Fe/Mn沉积环境氧化—还原敏感元素指标显示古丈地区大塘坡组锰矿形成时处于常氧—贫氧环境,“帽式”稀土元素分配模式和弱的Ce正异常表明Mn先以锰的氧化物或氢氧化物形式沉淀,然后在成岩过程中转化为菱锰矿;(3)SiO_(2)/Al_(2)O_(3)>3.6、Y/Ho比值接近海底热流体比值、Fe-Mn-(Ni+Cu+Co)×10三角图解和Co/Zn-(Cu+Ni+Co)图解投点结果等多种成矿物质来源判别指标均显示古丈地区大塘坡组锰矿Mn元素的形成具有热水沉积的特征,与海底热液作用关系密切。【结论】湘西北古丈地区大塘坡组锰矿形成时处于常氧—贫氧环境,锰质形成与海底热液作用密切相关。

关键词：大塘坡组古丈地区地球化学沉积环境热水沉积

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实时高温作用下砂岩的热损伤与能量特征

地球科学 2025年第1期50卷 286-298页

作者：廖安杰张岩王飞马煜成都理工大学工程技术学院成都理工大学环境与土木工程学院成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

岩石实时高温下的损伤破坏及能量演化特征是深部地质工程的热点与难点问题.利用MTS815型程控伺服刚性试验机和PCI-Ⅱ声发射仪对砂岩开展实时高温作用下的三轴压缩试验，基于试验结果并引入能耗演化规律，分析探讨高温作用下砂岩的力学... 详细信息

岩石实时高温下的损伤破坏及能量演化特征是深部地质工程的热点与难点问题.利用MTS815型程控伺服刚性试验机和PCI-Ⅱ声发射仪对砂岩开展实时高温作用下的三轴压缩试验，基于试验结果并引入能耗演化规律，分析探讨高温作用下砂岩的力学特性与能量特征.结果表明：（1）温度120～150℃之间存在温度阈值，导致砂岩内部出现热损伤，其峰值强度大幅度降低，宏观破裂形式由剪切破坏过渡到张拉破坏；（2）温度25～120℃之间，砂岩累计AE能量、储存和释放能量随着温度升高而增大，而温度150℃时，砂岩内部开始产生热损伤，声发射累计AE能量、储能能力和能量释放能力大幅度减弱；（3）随着温度的升高，砂岩脆性指标BE不断减小，温度120～150℃之间，砂岩BE值从0.5大幅度减小到0.26，表现出明显的塑性破坏特征.系统地分析了温度作用对砂岩的力学性质、破坏模式、声发射活动、应变能演化过程及脆性状态的影响规律，发现存在明显的温度阈值使砂岩的各类行为在阈值前后产生较为明显的转变.

关键词：实时高温热损伤声发射应变能脆性地质工程

滇东北昭通地区寒武系筇竹寺组碎屑锆石年代学和地球化学及其地质意义

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地质论评 2025年第1期71卷 119-136页

作者：刘建清何利胡志中冉敬陆俊泽何佳伟中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心) 成都610213 成都理工大学沉积地质研究院成都610059

锆石是一种高度稳定矿物,一旦形成,将会保留形成时源区的信息。即使再次受到部分熔融或变质作用影响,所携带的源区信息也不易全部丢失,还能再次记录地质变化的信息。因此,碎屑锆石在沉积地层年代学、沉积物源及源区构造属性研究方面发... 详细信息

锆石是一种高度稳定矿物,一旦形成,将会保留形成时源区的信息。即使再次受到部分熔融或变质作用影响,所携带的源区信息也不易全部丢失,还能再次记录地质变化的信息。因此,碎屑锆石在沉积地层年代学、沉积物源及源区构造属性研究方面发挥着重要作用,其具体实践不仅可以丰富其地质年代学理论,对于重塑盆—山格局及古地理演化也具有重要意义。康滇古陆周缘筇竹寺组已有的研究主要从传统沉积学角度开展了岩相古地理分析,尚未开展碎屑锆石年代学及锆石原位微量元素分析。在古地理研究基础上,笔者等首次开展了康滇古陆东缘滇东北昭通地区筇竹寺组碎屑锆石年代学及锆石微量元素研究。研究表明,筇竹寺组碎屑锆石最新年龄为521 Ma,与中国地层表一致,代表了筇竹寺组底部沉积年龄和中国南方古生代最大海侵时限。筇竹寺组底部黑色泥岩碎屑锆石年龄具有2511~2462 Ma、2061~1700 Ma、1200~550 Ma 3个集中区域,与康滇地区Kenorland古陆、Columbia古陆、Rodinia古陆的聚合、裂解有着密切的关系。筇竹寺组碎屑锆石富集重稀土,一般具正Ce和负Eu异常,Th/U值大多大于0.4,具岩浆锆石特征。其中,格林威尔造山运动及Rodinia古陆裂解产物为筇竹寺组碎屑锆石主要物源。灯影组是筇竹寺组源区最新层位,但岩性为白云岩不能提供碎屑锆石,其上梅树村组地层则缺失。该组碎屑锆石具有花岗岩、基性岩主要来源,且有钾镁煌斑岩、正长岩物源,并反映出多期S型花岗岩作用的深刻影响。

关键词：滇东北筇竹寺组碎屑锆石年代学地球化学

贵州习水中二叠统栖霞组有孔虫形态群及沉积微相特征

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成都理工大学学报(自然科学版) 2025年

作者：刘家乐徐胜林陈延贵郝毅庞谦陈安清雍伟李雯成都理工大学地球与行星科学学院成都理工大学沉积地质研究院中国石油西南油气田公司勘探开发研究院中国石油杭州地质研究院四川省容大矿业集团有限公司

四川盆地中二叠统栖霞组是近年来我国海相地层油气勘探领域的热点层系，但其在沉积模式方面长期以来一直存在争议。选取四川盆地南部地层出露较好的贵州省遵义市习水县温水剖面，通过薄片鉴定，识别出有孔虫22属48种（含亚种、未定种）... 详细信息

四川盆地中二叠统栖霞组是近年来我国海相地层油气勘探领域的热点层系，但其在沉积模式方面长期以来一直存在争议。选取四川盆地南部地层出露较好的贵州省遵义市习水县温水剖面，通过薄片鉴定，识别出有孔虫22属48种（含亚种、未定种），并将其划分为M1～M6共6个有孔虫形态群。基于薄片下观察到的岩石结构划分出含钙藻粒泥灰岩、生物潜穴灰泥岩、生屑破碎的粒泥灰岩、生屑密集堆积的泥粒灰岩、含有孔虫泥粒灰岩、有孔虫-钙藻泥粒灰岩、含粗枝藻碎屑泥粒灰岩、含粪球粒粒泥灰岩、均质无化石灰泥岩、似球粒颗粒灰岩、有孔虫-粗枝藻颗粒灰岩、有孔虫-翁格达藻颗粒灰岩共12种沉积微相。贵州习水地区栖霞组发育陆棚相、斜坡相及开阔台地相，总体上处于非镶边碳酸盐岩台地环境。通过钙藻类型及组合可将开阔台地相进一步划分为台内滩、浅水开阔台地及较深水开阔台地亚相。台内滩亚相含丰富的形态群M3c、M4、M5、M6分子，浅水开阔台地亚相与较深水开阔台地亚相均可见较丰富的形态群M3a及M3b分子，二者以是否含有粗枝藻类钙藻进行区分。

关键词：栖霞组四川盆地沉积微相有孔虫形态群非镶边碳酸盐岩台地