试论碳酸盐岩锶同位素的应用与研究进展
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第16卷第5期2009年9月地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)Earth Science Frontiers (China U nivers ity of Geos ciences(Beijing);Pek ing U nivers ity)Vol.16No.5Sep.2009收稿日期:2008-09-18;修回日期:2009-03-18基金项目:国家自然科学基金项目(40839908,40672072)作者简介:黄思静(1949)),男,教授,博士生导师,从事沉积地质学的教学和科研工作。
E -mail:h sj@碳酸盐成岩作用研究现状与前瞻黄思静, 张雪花, 刘丽红, 郇金来, 黄可可油气藏地质及开发工程国家重点实验室;成都理工大学沉积地质研究院,四川成都,610059H uang Sijing, Zhang Xuehua, Liu Lihong, H uan JinLai, H uang KekeS tate K ey L aborator y of Oil/G as Re serv oir Ge olog y and Ex ploitation;Institute of S ed imen tary Ge ology ,Ch eng du Univ er sity of T echnol -ogy ,Cheng d u 610059,ChinaHuang Sijing,Zhang Xuehua,Liu Lihong,et al.Progress of research on carbonate diagenesis.Earth Science Frontiers ,2009,16(5):219-231Abstract:Car bo nate diag enesis is o ne of the most active fields in sedimento lo gy.T he related research r esult s dir ectly influence peo ple p s under standing abo ut the fo rmatio n mechanisms of car bonate o il/gas reserv oir s and str ata -bo unded deposits.In recent year s,carbonate diag enesis has g otten prom inent achievements in many fields,including the fo llow ing aspect s.(1)M an has succeeded in precipit ating the dolomite w ith super -struc -ture reflect ion under the conditions of bacterial sulfate reduct ion env ir onment o f sea water (lag oo n)at nor mal temperature.(2)H ydro ther mal do lo mitization as the main mo del becomes the focus of the study.Peo ple come to an under standing that hydro thermal dolomite reserv oir s,sedimentary ex halative (SEDEX)P b -Z n deposit s and M ississippi v alley ty pe (M V T )o f P b -Z n deposits hav e similar for matio n mechanisms.T hey are all con -tro lled by t he tectonics (ex tensional o r/and strike -slip (w rench)faults)and fluid flow.(3)M or e attention is being fo cused o n the deep -bur ial closed -sy stem do lom itizatio n.Some dolomit izat ion of pr act ical significance to the oil/gas reserv oir and to the str ata -bo unded deposits mainly o ccurr ed in closed system,which is differ ent fr om the o pen sy st em in t he contributio n to the chang e o f r eser voir space and the co rresponding g eochemical in -dex.(4)M ix ing -zone model fo r do lom itizatio n is being questioned.T he ty pical D orag mo del in W isconsin of U SA is restudied.Based o n the studies using the fluid inclusions method,cathodolum inescence analysis,t hin section ident ificatio n,and stable iso tope test ing ,and co mbined w ith or ganic maturit y data,w e co ncluded that the water -ro ck inter act ion relating to dolo mitization is caused by t he co ncentrated br ine relating to increasing temperature.T he do lo mitizatio n resulted fro m hydro thermal diagenesis.(5)T he meteor ic diag enesis mecha -nism is being challenged.T he r ecent r esear ch show s that larg e -sca le sea lev el low stands may no t have chem-i cally activ e meteoric lenses.T he mar ine environment can produce mature limest one.T he sea w ater can be un -der satur ated w ith r espect to carbo nate by the r esult o f bacter ial sulfate reductio n,which challeng es a number o f cur rent diag enetic paradig ms.(6)St rontium isoto pe is widely applied to the study o f mar ine car bo nate.D if -ferent fro m the ox yg en and car bo n isoto pe which has fr act ionatio n affected by temper ature,pressur e and m-i crobia l action,st rontium iso tope of miner al can dir ect ly reflect the iso topic com position o f fluid.M eanwhile,the mar ine str ontium isoto pe in g eolog y histor y has particular lo ng time trends,w hich make the tr acing of ma -rine carbonate str ontium iso tope com position be widely used in t he po st -sedimentary fluid.(7)Influence of su-lfate r eductio n on car bo nate diagenesis has been paid more attention,w hich include the decr ease of kinetic inhib-ito r fo r dolo mitization or do lomite pr ecipitatio n,the dissolution and a lterat ion o f carbonate r eser vo irs by H2S and CO2that are the pro ducts o f T SR,and the increase o f the content of stro ntium in diagenetic po re w ater to fo rm celestite depo sits.Key words:carbonate diag enesis;o rig in o f dolomit e;diag enet ic envir onment;str ontium isotopic tracer;sulfate r eduction摘要:碳酸盐成岩作用是沉积学最为活跃的领域之一,与之有关的研究成果会直接影响人们对碳酸盐油气储层形成机制和层控矿床形成机制的理解。
碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的
应用
碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成在古气候和古海洋环境研究中具有广泛的应用。
这些同位素可以为我们提供关于古代气候条件和海洋环境的重要信息。
碳同位素(C):
碳同位素(尤其是δ¹³C)的变化可以用来追踪古代生物生产力的变化,因为生物生产力与碳同位素的分布密切相关。
δ¹³C还可以用来推断古代大气中CO₂的浓度,因为海洋碳酸盐岩的δ¹³C值与大气CO₂的δ¹³C 值高度相关。
通过比较碳酸盐岩与同时期有机碳的δ¹³C值,可以评估古代海洋的氧化还原条件。
氧同位素(O):
氧同位素(尤其是δ¹⁸O)的变化可以反映古代海水的温度,因为氧同位素的分馏与温度有关。
δ¹⁸O还可以用来研究古代冰川活动,因为冰川活动会影响全球海洋的δ¹⁸O值。
通过比较碳酸盐岩与同时期蒸发岩的δ¹⁸O值,可以评估古代海洋的盐度。
锶同位素(Sr):
锶同位素(尤其是²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb)的变化可以用来示踪古代海水的来源,因为不同来源的海水具有不同的锶同位素组成。
锶同位素还可以用来评估古代海洋的氧化还原条件,因为锶同位素的分布与氧化还原条件有关。
总之,碳酸盐岩中的C、O、Sr同位素组成为我们提供了丰富的信息,可以帮助我们理解古代气候和海洋环境的演变。
然而,需要注意的是,同位素研究需要与其他地质、生物和地球化学证据相结合,才能得出更加准确和全面的结论。
碳酸盐岩c,o,sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:碳酸盐岩是一种重要的地球岩石,其中含有丰富的钙、镁和其他金属碳酸盐。
碳酸盐岩是由生物和非生物过程共同形成的岩石,在地质历史上扮演着重要的角色。
通过分析碳酸盐岩中的氧同位素、碳同位素和锶同位素组成,可以为我们提供关于古气候和古海洋环境的重要信息。
碳酸盐岩中的氧同位素组成可以提供有关古气候的信息。
氧同位素是常见的地球化学元素之一,其在大气和水体中存在着不同的比例。
碳酸盐岩中的氧同位素组成受到大气和水体中的氧同位素比例的影响,在不同的气候和环境条件下,碳酸盐岩中的氧同位素组成也会发生变化。
通过分析碳酸盐岩中的氧同位素组成,可以重建出古气候条件,例如古气温和古降水量等信息。
这对于研究古气候变化和预测未来气候变化具有重要意义。
碳酸盐岩c、o、sr同位素组成在古气候和古海洋环境研究中具有重要的应用价值。
通过对碳酸盐岩中的同位素组成进行分析,可以重建出古气候和古海洋环境的变化过程,为我们深入了解地球历史的大气和海洋环境提供了重要依据。
这些研究对于预测未来气候变化和了解大气海洋环境的变化规律也具有重要的参考价值。
碳酸盐岩同位素组成研究将继续为我们揭示地球历史演化的奥秘,为地球科学研究提供新的视角和方法。
第二篇示例:碳酸盐岩是一种重要的岩石类别,由碳酸盐矿物组成,包括方解石、白云石、菱镁矿等。
碳酸盐岩中的碳、氧、锶同位素组成对古气候和古海洋环境的研究具有重要意义。
本文将重点阐述碳酸盐岩c、o、sr同位素组成在古气候、古海洋环境研究中的应用。
一、碳酸盐岩c同位素组成在古气候研究中的应用碳酸盐岩中的碳同位素组成可以反映古气候的变化。
通过测量碳酸盐岩中的δ13C值可以了解古大气中CO2的浓度变化及碳循环过程。
在古气候研究中,碳同位素组成常用于推断全球气候事件的发生,如古地球温室效应、冰期事件等。
研究表明在早、中侏罗纪发生的数次大规模火山喷发事件导致全球二氧化碳浓度升高,而碳酸盐岩中C同位素组成变化也得到了验证。
第24卷 第2期2009年6月 地 质 找 矿 论 丛 Vol .24 No .2Ju n .2009 收稿日期: 2007-12-17; 改回日期: 2009-03-24基金项目: 国家自然科学基金(40672072)和教育部博士点基金(20050616005)联合资助。
作者简介: 胡作维(1981-),男,广东佛山人,博士研究生,主要从事油气储层地质学研究。
通信地址:四川省成都市成都理工大学沉积地质研究院;邮政编码:610059;E -mail :hzw cdu t @锶同位素方法在油气储层成岩作用研究中的应用胡作维,黄思静,王春梅,邹明亮,孙 伟(成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,沉积地质研究院,成都610059)摘 要: 锶同位素地球化学方法在储层成岩作用研究中已得到了一定关注,文章介绍了国内外有关锶同位素地球化学在碳酸盐岩储层和碎屑岩储层成岩作用的应用研究现状,并对不同来源(海源、陆源和幔源)成岩流体的锶同位素特征进行了简述。
关键词: 锶同位素;储层;成岩作用;地球化学;油气地质学doi : 10.3969/j .issn .1001-1412.2009.02.014中图分类号: P597;P 618.130 文献标识码: A 文章编号: 1001-1412(2009)02-0160-060 引言近年,锶同位素研究方法已经成为一种新兴的沉积同位素地球化学研究工具。
尽管锶同位素地球化学早在上世纪50年代已奠定了基础,其后得到了快速发展,被广泛用于测定复杂物质的年龄、探索火成岩和变质岩的成因及其对应的矿床成因、地壳及上地幔演化等问题的科学研究中[1],并取得了重要的成果,因而得到了国内外众多专家学者的密切注意,但是锶同位素地球化学在沉积地质学和油气地质学中一直未能得到广泛应用。
虽然早在1948年著名的瑞典地球化学家Wickm an 已经认识到锶同位素在沉积地质学研究中有着重要价值[1],但直到34年后,Burke 等[2]文章的发表才使人们开始对用于锶同位素地球化学研究的沉积岩样品范围及其成岩蚀变对锶同位素分析的影响有了进一步的理解[3],并促使其在沉积地质学研究中进入了实用阶段,得到了深入研究和广泛应用。
碳酸盐岩微相研究现状与发展展望【摘要】碳酸盐岩是一种重要的储油岩,碳酸盐岩油气勘探工作促进了人们对碳酸盐岩微相的深入研究,微相分析方法在碳酸盐岩沉积学的研究中也十分重要。
本文介绍了碳酸盐岩微相研究的简要历程,重点介绍了碳酸盐岩微相研究的方法和技术手段,以及人们对碳酸盐岩微相分析和解释的研究成果和应用,并对近年来微相分析研究的新进展进行了总结和展望。
【关键词】碳酸盐岩;微相;研究现状;进展碳酸盐岩作为沉积岩中的一种主要岩类,广泛分布于世界各地,在我国约占沉积岩总面积的55%,并且不同时代的地层中均有发育。
由于碳酸盐岩成因和结构的特殊性,使微相分析方法在碳酸盐岩沉积学的研究中显得尤为重要,成为碳酸盐岩沉积环境分析、岩石成因研究、相带划分以及岩相古地理研究中不可或缺的沉积学研究方法和手段[1-2]。
1碳酸盐岩微相研究简要历程早期的微相研究主要以岩石学偏光显微镜观察为主要分析手段。
最早进行微相研究工作应为奥地利格拉茨大学的Peters,在他1863年发表的题为“达斯坦石灰岩中的有孔虫”论文中,曾评价了薄片在阐明古生态和古地理问题方面的作用。
1927年,Udden和Walte在发表的论著中阐述了说明他们怎样利用偏光镜来描述和研究石灰岩的微相特征,并将鉴定成果最终应用到了得克萨斯的油气勘探中。
19世纪30年代,Sander和Pia在碳酸盐岩的显微镜研究方面取得了突破性进展,首次介绍了现代碳酸盐的综合研究成果。
1949年,Brown最早提出了“微相”这一概念,随后Cuvillier在1952年又对它进行了重新定义。
1962年,Folk和Dunham根据颗粒类型与泥晶一亮晶一颗粒相对含量,对沉积环境能量进行了分析,并提出了分类方法。
70年代, Wilson系统总结了碳酸盐岩沉积学与微相研究方法, 提出了24个标准微相和9个相带的沉积模式。
80年代, 杨承运和卡罗兹用微相方法对碳酸盐岩进行了分类, 并对微相分析方法进行系统阐述[3]。
锶同位素在地质研究中的应用价值地质研究是对地球历史以及地球内部和外部过程的探索和研究。
为了更好地了解地球的演化过程以及地质事件的发展和变化,地质学家使用各种工具和技术来获取地质信息。
锶同位素就是其中一项重要的研究工具,它在地质研究中具有广泛的应用价值。
锶同位素是指锶元素化学结构相同、但原子核中中子数不同的同位素。
其中,锶的四个稳定同位素分别是锶-84、锶-86、锶-87和锶-88。
锶同位素的丰度比例可以用来追溯地质事件和研究地质过程。
首先,锶同位素可以用于确定地质样品的年龄。
在地质学中,通过测量岩石或矿物中的锶同位素丰度比例,可以计算出它们的年龄。
这是因为锶同位素的衰变过程是已知的,即锶-87会衰变成钍-87,而锶-86和锶-87的比例会随着时间的推移而改变。
通过测量锶同位素的比例,地质学家可以计算出岩石或矿物形成的年代,从而推断地质事件的发生和演化过程。
其次,锶同位素可以用于确定岩石、矿物或者土壤的来源。
不同地质区域的岩石和矿物在锶同位素的丰度比例上会有差异,这是由于它们形成的时间和地质历史的不同所导致的。
通过测量锶同位素的比例,地质学家可以判断岩石、矿物或者土壤的来源地,从而推断地球的地壳演化过程和板块运动。
此外,锶同位素还可以用于研究地球内部的过程。
地震和火山爆发等地质事件会导致地下岩石的熔融和重新结晶,其中包含了不同的锶同位素。
通过分析岩浆中的锶同位素比例,地质学家可以揭示地球内部的物质循环和地壳重建的过程。
锶同位素的研究还可以帮助我们了解火山活动的来源和机制,从而更好地预测火山喷发的潜在风险。
另外,锶同位素还可以应用于古气候和古环境的研究。
对大气和海洋中的锶同位素进行测量,可以了解古代气候变化的模式和过程。
例如,通过测量海洋沉积物中的锶同位素,科学家可以推断过去的海洋温度和盐度变化,从而增强对全球气候变化机制的理解。
此外,锶同位素还可以用于研究地球表面的侵蚀和地貌变化。
通过测量沉积物或者土壤中的锶同位素比例,地质学家可以确定来自不同泥炭沉积来源和地貌类型的沉积物,从而揭示地质过程中的侵蚀和物质重分布过程。
地质矿物风化作用下形成锶同位素在沉积学领域的应用郭耀庚(成都理工大学,四川 成都 610059)摘 要:锶同位素地层学由瑞典地质学家Wickman于1948年提出,其基本原理是:锶在海水中的残留时间(≈106a)远远大于海水的混合时间(≈103a),使得海水87Sr/86Sr值为时间的函数。
海水87Sr/86Sr值主要受壳源锶和幔源锶2个来源锶的影响,壳源锶主要由陆地岩石的风化作用提供,幔源锶主要由洋中脊热液系统提供。
全球性的构造运动、风化速率的变化、洋中脊活动、全球海平面升降以及全球灾变性事件等都会影响到壳源锶与幔源锶的供给,从而影响海水87Sr/86Sr值的变化。
锶同位素曲线87Sr/86Sr值的变化同样也可反映地质历史时期的各类事件。
锶同位素在沉积学领域中多用于海相地层定年、研究海平面变化、分析物质来源等。
关键词:锶同位素;锶同位素地层学;锶同位素应用;海相地层定年;海平面变化;锶同位素曲线中图分类号:P597 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)22-0178-2Application of strontium isotope formed by weathering of geological minerals in SedimentologyGUO Yao-geng(Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China)Abstract: The strontium isotope stratigraphy was proposed by Swedish geologist Wickman in 1948. Its basic principle is that the residual time of strontium in seawater (≈ 106a) is much longer than the mixing time of seawater (≈103a), making the value of 87Sr/86Sr in seawater a function of time. The 87Sr/86Sr value of seawater was mainly affected by the two sources of strontium from shell and mantle, which were mainly provided by the weathering of terrestrial rocks and the mantle-derived strontium from the hydrothermal system of mid-oceanic ridge. Global tectonic movement, change of weathering rate, mid-ocean ridge activity, global sea-level rise and fall, and global disaster and degeneration events will affect the supply of shell-derived strontium and mantle derived strontium, thus affecting the change of 87Sr/86Sr value of seawater. The variation of 87Sr/86Sr on the strontium isotope curve can also reflect various events in geological history. Strontium isotopes are widely used in the field of sedimentary science to date Marine strata, study sea level changes, and analyze material sources.Keywords: strontium isotope; Strontium isotope stratigraphy; Strontium isotope application; Marine stratigraphic dating; Sea level change; Strontium isotope curve近几十年来,随着国内外学者们对锶同位素研究的不断深入,其研究方向开始逐渐拓展到沉积岩领域,这种转变得益于前人对显生宙以来海水锶同位素的研究与锶同位素数据的不断积累。
2017年04月锶同位素的研究及其应用蔡鹏程(成都理工大学沉积地质研究院,四川成都610000)摘要:随着锶同位素研究的不断发展,本文主要对近些年锶同位素在地层学、沉积学、考古学等领域的应用作出综述,同时对运用过程中的误区和难点做出了总结。
相信在不久的将来,锶同位素的应用还会更加的广泛。
关键词:锶同位素;应用;难点1锶同位素的地球化学特征(1)在实际研究中,我们通常用87Sr/86Sr 的比值来代表锶同位素的组成。
(2)由于锶同位素非常稳定,所以不易发生同位素分馏作用,这为之后的很多研究提供了理论基础。
(3)一般认为锶的来源主要分为两类,一类是壳源锶,另外一种它主要是通过海底扩张或者火山活动[1]2锶同位素的相关应用2.1锶同位素地层学锶同位素地层学由瑞典地质学家Wickman [2]在1948年提出。
利用锶同位素地层学不仅能够确定海相沉积岩的年代[3],同时,锶同位素地层学的应用还包括了:估计生物带以及阶的时间[4]、反映沉积速度的变化[5]、盆地升降、海平面变化、造山运动和古气候的研究[6]等等。
2.2锶同位素在沉积学中的应用(1)分析物质来源根据锶同位素随着时间增加而增加的特点,可以作为一种示踪剂来判断沉积物的物质来源。
郑荣才[7]通过长兴组碳酸盐岩的锶同位素组成的对比研究,确认了它们都是来自于高盐度海源地层水。
(2)海相地层定年的应用锶在海水当中的残留时间约为106Ma ,这远远长于了海水的混合时间(103Ma ),其具体方法为:将未知年代的海相沉积物中的87Sr/86Sr 比值与已经建立的地史年代曲线相对比从而得出目标地层的年龄。
(3)再现古环境与古气候利用锶同位素可以准确的反映当时的气候、环境等一系列因素。
谢渊[16]等对那底岗日地区中侏罗纪世碳酸盐岩中的87Sr/86Sr 之值研究发现,锶同位素比值主要分布在三个区间范围,这反映了当时的海洋沉积环境发生了多次升降变化。
3锶同位素研究过程中的难点(1)成岩蚀变必须得到严格的控制,否则锶同位素样品将不能够反映当时的环境、气候等因素。
收稿日期:2007-07-27。
本文由本刊编委郑荣才组稿并审稿。
基金项目:国家自然科学基金“川渝地区海相三叠系的锶同位素研究”资助(编号:40472068)。
作者简介:刘昊年,1976年生,男,硕士研究生,主要研究方向为沉积地质学。
电话:(028)84079073。
E -mail :liable @文章编号:1673-8926(2007)03-0059-07锶同位素在沉积学中的研究与进展刘昊年,黄思静,胡作维,吴 萌,王庆东(成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都 610059)摘 要:随着海相碳酸盐锶同位素测试样品溶解技术和成岩蚀变检测方法以及地质历史中海相地层锶同位素数据库的不断完善,锶同位素在沉积学各领域的研究得到了突飞猛进的发展。
文章综述了近年来国内在利用锶同位素进行物质来源分析、海相地层定年、古气候与古环境分析、水-岩相互作用研究、水文地球化学研究等领域的最新进展及发展方向。
关键词:锶同位素;海相碳酸盐;示踪技术;水-岩相互作用中图分类号:P 597文献标识码:AAdvances of strontium isotope in sedimentologyLIU H ao -nian ,H UANG Si -jing ,H U Zuo -w ei ,WU Meng ,WANG Qing -dong(S tate K ey Laboratory of Oil &Gas Reservoir G eolog y and E xp loitation ,Chengdu University of Technolog y ,Chengd u 610059,China )A bstract :The studies on strontium isotope have received rapid develo pments in all fields o f sedimento logy ,with the co ntinuous develo pment of dissolution techno logy fo r strontium isotope sam ples of m arine carbon -a te ,testing method for diag enetic alteration and strontium isotope database of marine sediments in the pe -rio d of g eo logic histo ry.Strontium isotope is applied to car ry out the researches in the aspects of the pro ve -nance analy sis ,dating m arine sediments ,paleoclimate and paleoenviro nment analy sis ,w ater -ro ck inte rac -tion and hy dro geochemistry.The latest prog ress and development trends in these fields are discussed.Key words :strontium iso to pe ;m arine carbo nate ;tracer technolog y ;w ater -rock interaction1 锶同位素的基本地球化学特征(1)锶有4种天然同位素84Sr 、86Sr 、87Sr 和88Sr ,它们都是稳定的。