文摘
上奥陶系聚形成和低志留纪Longmaxi形成黑色页岩是页岩气勘探的重要目标在中国南部的四川盆地。有机质(OM)的富集页岩是大规模的页岩气的生成的基础;然而,其控制因素Wufeng-Longmaxi页岩仍在辩论,而很少有研究关注四川盆地的边缘。矿物成分的基础上,总有机碳(TOC)和系统的无机地球化学分析72年核心样本聚和Longmaxi岩层在本行业做强1,四川盆地东南部,沉积条件(古气候、palaeoredox palaeoproductivity)重建,OM富集的控制因素和确定。矿物成分以石英为主,粘土矿物、方解石、长石,与小白云石、黄铁矿和硬石膏。TOC含量(0.31% - -6.84%,平均2.22%)显示一个向上递减趋势从聚形成Longmaxi形成。化学蚀变指数(CIA)范围从65年到71年(avg。69),表明温暖和潮湿的气候,温和的风化。艾尔的图2O3tio2,TiO2Zr, Zr / Sc-Th / Sc, La / Th-Hf, La-Th-Sc共同表明长英质的和中间岩石风化的贡献。P /铝、铜/铝,镍/铝比率表明海洋古生产力相对较高的聚形成和相对低到中度Longmaxi形成。U V / Cr、V / Sc / Th,密苏里州英孚/ U英孚Corg/ P比值表明,底水在聚形成缺氧的沉积,然后上覆Longmaxi dysoxic波动和/或氧化的形成。TOC含量呈正相关,生产力的代理(P /铝、铜/铝和镍/铝)以及氧化还原代理(U / Th, V / Cr,密苏里州英孚/ U英孚Corg/ P),表明在Wufeng-Longmaxi页岩OM积累主要是由高生产率和缺氧底水条件控制。
1。介绍
在过去的几年里,与生产的快速增长和商业勘探和开发的页岩气在美国,页岩气逐渐引起了全世界的关注,极大地刺激了中国页岩气勘探和开发的热情(1- - - - - -4]。富含有机物的海洋页岩一般特点是分布面积广泛,多样化的岩相类型,不同的沉积环境,以及复杂的机械性能(5- - - - - -8]。在中国南方页岩气可采资源,尤其是四川盆地,占总数的近50%在中国非常规资源(9]。
页岩气聚集的有利条件(如岩性、气体生成条件和保存条件)在中国南方的四川盆地是类似于东部盆地在美国,在页岩气勘探证明是成功的。与传统的水库、页岩的有机质(OM)通常被认为是一个关键因素对页岩气积累由于页岩气的生成和吸附载体(10]。黑色页岩上奥陶系聚形成和低志留纪Longmaxi形成广泛分布于四川盆地和以高OM内容、温和的成熟,成熟的裂隙,温和的埋深(11- - - - - -14]。尽管OM浓缩页岩的沉积聚和Longmaxi岩层在四川盆地进行了广泛的调查,OM富集的控制因素仍在辩论中。一些作者认为在Wufeng-Longmaxi OM浓缩样品OM的生产力密切相关,也就是说,主要生产(15),而其他人则证明了OM浓缩取决于其保存条件;也就是说,它与缺氧底水条件(16- - - - - -18]。此外,地质事件(例如,火山活动和冰河时期)也可能扮演着重要的角色在OM浓缩水由于缺氧条件和/或风化造成的养分输入火山活动(19]。因此,更多的工作需要认真探索在Wufeng-Longmaxi页岩OM积累的机制。
redox-sensitive元素的迁移、积累和分布在沉积岩记录沉积古环境变化的信息(20.,21]。以前的研究已经表明redox-sensitive元素显然是由氧化还原条件下控制水域,通常变得丰富下更减少水域(22,23]。因此,跟踪氧化还原变化底水(如氧化的,dyoxic和缺氧)主要由redox-sensitive比率的变化表示元素及其沉积物中富集的因素。微量元素的富集因子表示为 (24),平均页岩是指平均Post-Archean澳大利亚页岩(PAAS) [25]。营养元素(例如,P和铜)对生物体是必不可少的,和浓缩的水柱刺激海洋生产力(15]。因此,高水平海洋沉积物中营养元素含量的差异可能意味着海洋生产力高。稀释陆源碎屑的影响,其浓度相对于基地的内容(例如,P /铝、铜/铝和镍/铝)用于跟踪生产力的变化。中央情报局指数通常用来评估的化学风化程度和古气候的变化19,26]。其他比例的微量元素(例如,TiO2zr、Th / Sc-Zr / Sc和La / Th-Hf)用于跟踪海洋沉积物的来源,将它们分类为镁铁质,中间,基本和长英质的火成岩(27- - - - - -30.]。
许多研究把重点放在了聚形成的沉积环境和OM浓缩和Longmaxi形成页岩在四川盆地内的区域,但很少有研究关注四川盆地的边缘。在这里,我们收集了本行业做强的完成一系列Wufeng-Longmaxi页岩核心样本1在四川盆地东南边缘的重建沉积古环境(古气候、初级生产力和氧化还原条件)和探索OM积累的机制。我们的研究可以提供地质勘探和开发的理论基础上Ordovician-Lower志留纪页岩气在四川盆地东南部。
2。地质背景
四川盆地,位于西北长江在中国南方,是一个挤压构造盆地在中生代接受多个逆冲推覆体结构(31日),主要包括海洋和大陆相(11,32]。盆地的边缘周围是造山带,包括Micang山在北方,大巴山山在东北,龙门山在西北方向,Dalou山南部,东南部[Jiangnan-Xuefeng山33]。四川盆地的基底是由一套震旦岩浆岩和变质岩(34,35]。沉积的黑色页岩滇池流域包括六个单位四川盆地(中低侏罗纪,上三叠纪,二叠纪,降低志留纪,上奥陶系,和更低的寒武纪)(31日,36]。上层Ordovician-Lower志留纪Wufeng-Longmaxi页岩是页岩气的重要目标和页岩气勘探和开发的主要贡献在四川盆地37]。
我们研究了drillcore(本行业做强1)之间的过渡区位于贵州北部和东南部四川([38,39),图1)。奥陶纪末,普遍缺氧沉积环境水动力较弱力与广西运动后,合成paleouplift中部四川、贵州中部和Xuefengshan40]。末的Wufeng-Longmaxi形成Ordovician-Early志留纪是研究区发育良好,尽管他们缺少在贵州南部大部分地区由于贵州中部隆起的影响(41]。上层Ordovician-Lower志留纪OM富集页岩主要沉积在shallow-deep水架子变厚度相(42]。影响Qiyueshan断层,断层系统的核心Xishui背斜是相对发达43]。的drillcore本行业做强1涵盖四个形态:Longmaxi形成、观音桥形成聚形成和Jiancaogou形成。Longmaxi形成被细分为上层Longmaxi形成和低Longmaxi形成,从上到下,包括上层Longmaxi志留纪地层(2.16 - -69.76米),降低Longmaxi形成(69.76 - -136.10米),上奥陶系观音桥形成(136.10 - -136.80米),上奥陶系聚形成(136.80 - -143.84米),和Jiancaogou形成(143.84 - -149.36米)。核心样品覆盖聚形成和Longmaxi形成从XK1是本研究的主要目标。Longmaxi地层的厚度是133.94 m,聚形成的厚度是7.04米,由黑色页岩。
3所示。材料和方法
共有72个核心样本覆盖Wufeng-Longmaxi形成收集从本行业做强1对地球化学分析。在分析之前,所有的样品都磨到200年在105°C网和干了4 h。80网的总有机碳分析所需的样本。
矿物成分是由x射线衍射(XRD)方法使用Rigaku天涯IV(日本)的准确性为1.0%。详细过程如下:(1)x射线发生器(3千瓦,铜Kα),(2)测角仪和测角仪(285毫米)的范围-110 ~ 180°,和(3)检测器:一维高速无所不能的矩阵检测器与活跃的领域 ,最大的数与 cps。扫描速度是3°/分钟,扫描角度范围内的3°-50°。一般来说,测试样品的准确性和稳定性优于±0.02°±0.002在这项研究中,分别。
主要元素的实验进行了一个完全自动化的连续波长色散x射线荧光光谱法与Axios Rh-anode超级锋利的管,分析软件SuperQ版本5。测试条件是4.0千瓦,60 kV和160毫安。光谱仪实验的样本处理如下:4 g样本被不到200目,干在105°C,然后放入样品制备模具完成样品制备。标准的准确性和重复样本通常是比2.0%。
微量元素测定电感耦合等离子体质谱法(icp;安捷伦7700 e)。在分析之前,大约50.00毫克的样品是使用1.50毫升硝酸(HNO首先溶解3),1.50毫升氢氟酸(HF)和0.01毫升高氯酸(HClO4)在一个密封的容器中。密封容器被放置在附近的一个加热板和蒸发干燥在140°C。然后,1.50毫升HNO3和1.50毫升的高频被添加到容器和混合样品和加热在烤箱195±5°C 48 h更好地消化样品,供电和酸溶液蒸发受热面上直到近干。干渣混合2.0毫升HNO3又干,这个过程是重复。然后,3毫升HNO3用体积分数为50%,添加到样本和放置在一个密封的容器加热3 h和冷却。最后,残留的解决方案是使用超纯水稀释至50毫升icp分析。标准的准确性和重复样本通常是比2.0%。
总有机碳(TOC)含量进行了用LECO cs - 344碳和硫分析仪。约0.1克80网的样本被送往完全消除碳酸盐5%盐酸(HCl),然后用蒸馏水洗净残留。治疗后,然后保存在烤箱干- 12°C h。仪器的灵敏度和准确性的标准和重复样本通常比0.1更好μg / g和0.1%,分别。
上述所有实验(XRD、光谱仪、icp和TOC)进行石油和天然气研究中心,西北生态环境和资源研究所、中国科学院(CAS)。
4所示。结果
4.1。矿物质和TOC的内容
XRD结果表明,石英、粘土矿物、方解石、长石和聚的主要矿产的形成和Longmaxi形成,白云石,黄铁矿和硬石膏少数矿物质(图2)。主要矿物成分为本行业做强1 (XK1)如下:石英(10.3% ~ 75.8%,平均47.6%),粘土矿物(4.3% ~ 45.1%,平均26.1%),方解石(1.1% ~ 82.8%,平均9.1%),长石(1.4% ~ 16.1%,平均6.9%),白云石(0.3% ~ 75.6%,平均5.5%),黄铁矿(0.2% ~ 14.1%,平均3.1%),和无水石膏(0.2% ~ 3.5%,平均1.2%)。TOC含量从0.09%到6.84%不等,从聚形成Longmaxi形成下降趋势。如图3、混合泥质泥岩、泥质/硅质泥岩和硅质泥岩混合主要是确定在我们的研究样本。
4.2。主要元素地球化学
根据光谱仪的数据,主要是SiO的主要元素2和艾尔2O3在样本聚形成和Longmaxi(表形成1)。SiO2内容从15.10%到73.49%不等(平均57.50%)。然后,艾尔的内容2O3、铁2O3、分别和K2O变化从4.43%到21.52% (avg。15.87%), 1.75%到8.11% (avg。4.90%), (avg。3.27%), 0.98%到11.25%和1.01%到5.29% (avg。3.65%),分别为。曹内容是相对较高的变量(1.83% ~ 50.14%,平均6.49%)。其他主要元素氧化物(Na2O P2O5,TiO2)内容相对较低,平均为0.89%,0.10%,和0.72%,分别。美联2O3与SiO2和TiO2图的聚和Longmaxi形成核心样本XK1呈现在图4。
(一)
(b)
4.3。微量元素地球化学
icp实验结果表明,样品的微量元素XK1表中列出S1。英航的平均值(avg 351.4 ppm)和V (avg 116.4 ppm),其次是Sr (88.3 ppm), Rb (81.6 ppm),锆(71 ppm)、B (55 ppm)、Ce (37 ppm), Cr (36 ppm)、镍(36.5 ppm)、铜(ppm) 26日,相对丰富的在我们的样本,而其它元素显示低浓度与平均不到20 ppm,包括Sc (5.7 ppm),公司(7.9 ppm),高频(2.0 ppm), Th (8.1 ppm),和U (5.8 ppm)。在这项研究中,微量元素的内容可以反映沉积环境不同聚形成和Longmaxi形成。微量元素反映出出处包括锆、高频、Th, Sc,和洛杉矶,聚形成的内容23.9 - -194.8 ppm (avg 71.2 ppm), 0.6 - -5.3 ppm (avg 2.1 ppm), 4.1 - -21.4 ppm (avg 8.5 ppm), 2.1 - -8.7 ppm (avg 6.0 ppm), -28.2和9.5 ppm (avg 19.7 ppm),分别。在Longmaxi形成,其内容是32.2 - -108.5 ppm (avg 76.3 ppm), 0.9 - -2.6 ppm (avg 1.7 ppm), 3.4 - -8.0 ppm (avg 6.1 ppm), 2.4 - -6.2 ppm (avg 4.5 ppm), -28.0和10.1 ppm (avg 17.9 ppm),分别。微量元素的内容V, Cr, U,和莫可以反映聚形成的氧化还原条件是61.7 - -694.9 ppm (avg 333.6 ppm), 15.0 - -58.0 ppm (avg 41.6 ppm), 2.4 - -31.2 ppm (avg 12.8 ppm), -67.4和1.0 ppm (avg 39.1 ppm),分别。在Longmaxi形成,其内容是37.9 - -333.6 ppm (avg 90.1 ppm), 13.9 - -53.3 ppm (avg 36.7 ppm), 1.4 - -19.5 ppm (avg 5.0 ppm), -49.9和0.9 ppm (avg 11.9 ppm),分别。微量元素铜和镍的内容,反映了古海洋,是30.0 - -83.8 ppm (avg 58.5 ppm)和26.5 - -104.2 ppm (avg。61.8 ppm)聚形成,分别。Longmaxi形成的内容是9.4 - -60.0 ppm (avg 22.6 ppm)和14.5 - -74.4 ppm (avg 33.7 ppm),分别。
总稀有元素内容(Σ稀土元素)的聚和Longmaxi页岩范围从79.68 ppm, 111.9 ppm (avg。88.66 ppm),从47.863到123.9 ppm (avg 80.93 ppm),分别为(图5),低于上大陆地壳(146.4 ppm)和北美页岩(NASC;167.41 ppm) (25]。总光瑞(La-EuΣLREE)和总重稀土元素(Gd-LuΣ三个)内容范围从39.20 ppm 115.87 ppm (avg 79.30 ppm)和5.62 ppm到13.40 ppm (avg 8.23 ppm),分别。的比率ΣLREE和Σ深入分析反映light-heavy REE分馏程度,从5.59到12.51 (avg。9.7),高于NASC (avg。7.5) (25),可能表明更高的LREE富集在聚和Longmaxi页岩。稀土元素分布模式相对于球粒状陨石标准和NASC标准呈现在图6。当规范化标准球粒状陨石,La-Eu部分的斜率(LREE)高于Gd-Lu部分(三个),表明更高的LREE富集(图6(一))。REE分布曲线由NASC标准化相对平坦和并行(图6 (b))。(La / Yb)N计算NASC标准范围从0.95到2.01,平均为1.52,展现LREE相对丰富我们的研究领域。δ欧盟( )和δCe ( )量化的解耦关系欧盟Ce和其他稀土元素,分别造成正面或负面异常的欧盟和Ce REE分布模式。δ欧盟是一个负异常范围为0.56 ~ 1.05 (avg 0.91)。δCe显示了一个轻微的负异常范围为0.87 ~ 1.05 (avg 0.99)。
(一)
(b)
5。讨论
5.1。火成岩岩石的风化下温暖的气候
化学蚀变指数(CIA)可以反映了风化程度的沉积物来源( ,(26])。CIA值从50到65不等,代表寒冷和干燥气候下风化率低,而高值65 ~ 75年)显示中等风化率在一个相对温暖的气候。高水平的CIA值(> 75)可能表明风化率高一个炎热和潮湿的气候下26,44]。在这项研究中,美国中央情报局值范围从65到71年(avg。68)聚形成和65年到72年(avg。70) Longmaxi形成(表1,图7),分别表示一个典型的温暖气候,温和的物理和化学风化作用在Wufeng-Longmaxi地层的沉积样品,和Longmaxi沉积形成的气候是温暖的比聚形成(图7)。
因为铝(Al)和钛(Ti)不转换和固定在成岩作用过程中,这两个元素常常被用作碎屑输入代理(16,24,45]。在这项研究中,聚形成的铝和钛内容样本范围从3.28%到9.48% (avg。6.68%)和0.19% ~ 0.49%(平均0.37%),分别为。此外,艾尔和Ti Longmaxi内容形成样本范围从4.66%到12.44% (avg。8.70%)和0.24%到0.54% (avg。0.44%),分别为。艾尔和Ti的代理显示中度和低聚形成陆源输入和更少的陆源输入比Longmaxi形成(图7)。
TiO的图2和艾尔2O3(图4 (b))表明,Wufeng-Longmaxi样本主要来自花岗闪长岩的风化,少量的花岗岩。TiO的范围2/ Zr比率也用来确定风化的海洋沉积物来源。TiO的2/ Zr比率200年>,199 ~ 55岁和< 55代表镁铁质岩石的风化来源,中间岩石,和基性火成岩,分别。如图8(一个),TiO2聚/ Zr比率和Longmaxi形成样本范围从39.1到199.5 (avg。120)和57.8 - 162 (avg。88.1),分别和大多数的样本被绘制成中间火成岩地区的来源,而一小部分的样品被绘制成镁铁质火成岩的来源和基性火成岩。Th / Sc-Zr / Sc的比率是其它可靠来源指标,和洛杉矶/ Th-Hf(图的比率8 (b))和Th / Sc-Zr / Sc(图8 (c))表明,种源岩更felsic-basic来源,这也符合花岗闪长岩(图源8 (d))。正如上面所讨论的,地球化学指标表明,聚和Longmaxi研究样本XK1well主要是来源于中间火成岩,伴随着少量的长英质的火成岩,类似于花岗闪长岩。
(一)
(b)
(c)
(d)
5.2。波动的缺氧或Dysoxic底水条件
Paleoredox条件可能密切相关OM的保存和一些微量元素的富集在黑色页岩。redox-sensitive微量元素的内容和现有的形式(V、镍有限公司U,和Mo)变换改变底层水时,他们通常成为缺氧水体丰富,最后保存在海洋沉积物更减少环境下(24,46]。在好氧的水域,钒(V)稳定钒酸氢的形式存在,由铁/锰氢氧化物容易吸附或吸附高岭石(47]。在弱还原条件下,降低钒的V5 +到V4 +在羟基酰基钒的形式,和不溶性的氢氧化物,它更有可能被有机金属配体吸收或集团在腐殖质和表面吸附fulic酸和转移到沉积物(48]。减少环境下,钒(V4 +)可以转化为V3 +,可以迅速捕捉到周围的卟啉或沉淀氧化物或氢氧化物49]。与不溶性和nonredox-sensitive (Th)、钍铀(U6 +)可以减少U4 +在还原条件下,然后转移到沉积物形成的沥青铀矿或羟基复杂的高表面活性(50,51]。fulic酸、有机金属配体铀的过程,OM铀吸收,和细菌硫酸盐还原促进U从水体沉积物的转移,导致在海洋沉积物(U)铀浓缩(52]。自生你是缺氧的主要沉积地区盆地,富含有机物大陆架,斜坡地区远离海岸。镍(镍)是发生在黄铁矿晶格不溶性形式的硫化镍和保存Ni-porphyrin OM一起埋葬在强还原环境下(53]。可以从铬铬(Cr)4 +对Cr3 +在缺氧的条件下,出口到沉积物(24]。钼(Mo)是被铁(Fe)和锰(Mn)氧化物从水和沉入沉积物在氧化环境中(54,55]。减少硫化氢浓度较低的条件下,钼和活跃thiomolybdates被Fe-S阶段。然而,在高硫化氢浓度的降低条件,莫捕获金属硫化物和沉淀在缺乏铁(54]。此外,有机碳和有机的保存在海洋沉积物磷控制的氧化还原环境(56]。总磷的百分之八十(80%)来自于有机物(57]。在还原条件下,有机碳是更有利于保存,而有机磷含量逐渐降低的过程中补充矿质[56]。因此,Corg/ P作为索引来评估氧化还原条件(16,58]。
这些redox-sensitive微量元素的比例(例如,V / Cr, U / Th, V / (V +倪),V / Sc,密苏里州英孚Corg/ P)是用来跟踪氧化还原底水条件的变化。V / Cr redox-sensitive指数的比值确定沉积环境。V / Cr率小于2,大于4.25,说明含氧的环境和缺氧(减少)环境中,分别2 ~ 4.25表明波动之间的氧化还原条件下好氧的和缺氧底水条件(59]。在这项研究中,聚形成的V / Cr率样本变化从2.25到13.13 (avg。7.9),表明强水缺氧条件下,虽然Longmaxi形成的V / Cr率样本显示一个向上递减趋势从11.85到1.16,平均为2.76,表明主导缺氧水条件波动dyoxic或氧化的条件(图7)。V / Sc和U / Th比率大于20和1.25,分别显示缺氧底水条件,而V / Sc比率为9.1 ~ 20和U / Th 0.75 ~ 1.25的比率一般建议dysoxic条件(60,61年]。然而,V / Sc和U / Th比率低于9.1和0.75,分别表明沉积环境密切相关,氧化的底水条件(60]。在这项研究中,V / Sc的值和U / Th聚样本范围从17.99到175.99 (avg 78.74)和0.33 - 6.13 (avg。2.35),分别指示水缺氧状态。相同比例的5.08 ~ 102.33 (avg 18.24)和0.18 ~ 3.19 (avg。0.74) Longmaxi页岩如下,建议主要与脉动dyoxic缺氧或含氧的水条件(图7)。V / (V + Ni)的比率小于0.60的特点都是含氧和缺氧的条件下62年]。V / (V + Ni)比率在缺氧和死水的环境是0.54 ~ 0.82,大于0.82,分别。Longmaxi形成样本显示V / (V + Ni)比率高0.44 - -0.82 (avg。0.72),及其比例变化从0.66到0.88 (avg。0.81)对聚形成样本(图7)。比率表明,聚和Longmaxi形成页岩的沉积环境缺氧和间歇死水的底水条件,这也符合其他氧化还原代理(图7)。上述代理不同的是由于每个微量元素的富集机制不同,但他们的指示性的环境条件和沉积特征是一致的61年]。
此外,钼(Mo)强烈富集在缺氧和死水的水条件下,显示 但适度丰富含氧的水条件下,显示 (54,55]。在这项研究中,密苏里州的值英孚聚的样品和Longmaxi样本范围从1.13到106.26 (avg 57.10)和0.85 - 89.82 (avg。15.05),分别指示水缺氧状态。由于钼和展览微分铀浓缩在减少的条件下(54,55),因此,钼富集因子的结合条件(密苏里州英孚)和U富集因子(U英孚)可以用来确定Longmaxi形成和聚形成的氧化还原条件。密苏里州的共变模式英孚与你英孚表明,聚形成和Longmaxi形成沉积在无限制的海洋(图9),而Longmaxi形成主要是沉积在dysoxic-anoxic-euxinic环境中,和莫的比率英孚/ U英孚的是0.3,多个现代海水的现代海水。聚形成主要是沉积在静海的沉积环境中,和莫的比率英孚/ U英孚是现代海水相似。氧化还原指数 表明,沉积物沉积在氧化的环境, 表明,沉积物沉积在一个缺氧的环境(57,63年]。Corg/ P比值Longmaxi形成的变化从8.53到118.50 (avg 40.28)和较低的聚形成页岩(平均85.25到150.59,114.57)。这表明底部水环境从Longmaxi形成聚形成是减少氧化(图7)。
显然,根据上面的氧化还原代理(V / Cr, U / Th, V / (V +倪),V / Sc,密苏里州英孚Corg/ P),聚形成的页岩和Longmaxi形成减少的条件下存放。然而,从聚形成还原性减少Longmaxi形成。沉积环境变化从静海的缺氧期间页岩沉积聚形成的底部降低Longmaxi形成(图7)。此外,从顶部的低Longmaxi形成Longmaxi上部地层,沉积环境由dysoxic改为氧化的(图7)。
5.3。TOC和古代理之间的耦合关系
Paleomarine生产力提供高水柱OM通量,最后保存在海洋沉积物,导致OM积累。虽然高通量OM水槽进行矿化和退化的过程在水柱,大量的OM仍保存在海洋沉积物由于海洋生产力高。TOC含量越高聚页岩(从4.14%到8.08%)可能反映了高海洋表层水的生产力和高水平的OM通量,而相对较低TOC含量Longmaxi页岩(0.09%对4.76%)表明海洋生产力下降。
磷(P)是至关重要的生命体,及其浓缩生物量和有机质产量密切相关;因此,它可以用来作为生产力的指标(15,56]。P回收之间的反馈回路,底水缺氧,地表水的生产力可能与(64年]。Longmaxi形成不同的P / Al比率从0.0023到0.012 (avg 0.0053)和较低的聚形成页岩(平均0.0040到0.0147,0.0084)。之间有一个良好的比赛越高P / Al价值观和聚样本中的TOC值越高,这可能表明,局部P进入沉积物吸附OM粒子或共同沉淀的形式自生阶段由于高生产力。聚形成的P /阿尔比页岩主要是高于平均Post-Archean澳大利亚页岩(PAAS),而这些比率从Longmaxi形成略低于PAAS(0.0078,图7)[65年]。上面的讨论表明,Longmaxi形成样本低古海洋沉积在温和的环境,和聚形成样本存放在高的古海洋环境。通常,Longmaxi页岩意味着从聚形成页岩palaeoproductivity比相对较低。有趣的是,研究了页岩的P / Al比率的变化加上TOC含量的变化,进一步表明生产率可能OM富集的控制因素。
其他微量元素(例如,镍和铜)也bioessential元素,也可以用来描述古(15,66年]。这些元素从地表水转移到海底通过微生物作用和吸收到OM粒子主要是与黄铁矿和OM腐烂后被困在沉积物(24,65年,67年]。特别是铜(铜)是一个很好的指示器OM通量(生产力)。铜/铝和镍的比率/ Al Longmaxi范围从形成 来 (avg。 )和 来 (avg。 ),这样的比率分别为聚页岩 ~ (avg。 )和 ~ (avg。 )。铜/铝和镍/铝比率聚形成的页岩大多高于PAAS ( 和 ),而这些比率从Longmaxi形成略低于PAAS ( 和 )。聚古生产力水平高的形成可能是由于强烈的火山喷发68年,69年]或季节性上升流提供丰富的营养2,70年]。总之,所有的生产力代理(P /铝、铜/铝和镍/铝)比率首先表现出增加的趋势在聚形成样本,但是然后他们开始减少Longmaxi形成样本。他们的趋势也与TOC内容一致,表明相对较高的生产率在聚形成的沉积,但moderate-low古海洋沉积期间Longmaxi形成。我们的研究结果显示,OM浓缩在这个研究海洋古生产力密切相关。
5.4。OM富集的控制因素
TOC含量的聚和Longmaxi页岩XK1明显不同,这是4.14% ~ 8.08%(平均5.46%)和0.09% ~ 4.76%(平均1.79%),分别为。一般来说,高TOC内容代表OM浓缩。因此,有必要探讨OM的富集机制。
在页岩的沉积、古气候影响风化出处风化程度和输入养分,OM丰富进一步发挥重要作用。根据CIA值、上奥陶统聚形成的气候和较低的志留纪Longmaxi形成通常是温暖和潮湿的增强的物理和化学风化。然而,CIA值呈现负相关关系与TOC含量相对较低的相关系数(图10),表明古气候疲软影响OM浓缩而不是初级生产力的主要因素。艾尔和Ti的内容显示Longmaxi形成温和的陆源输入和低聚形成的陆源输入。此外,陆源输入代理之间的负相关(Ti)和艾尔和TOC(图7)表明,陆源碎屑弱影响有机物质积累,这是类似于先前的研究结果(16]。TOC含量高,陆源输入低聚形成和Longmaxi上部地层的底部。这可能是因为更少的营养物质是由陆源输入,但大量的营养物质是由火山活动(68年,69年)或季节性上升流(2,70年在这个阶段,导致更高的生产率。上层Longmaxi形成和低的顶部Longmaxi形成具有较强风化和陆源输入(图7)。然而,在较低的顶部Longmaxi形成和上层Longmaxi形成、火山活动和上升流并不发达,和营养来自陆地输入;所以,聚的生产率低于形成和上层Longmaxi形成的底部。
生产力代理P / Al (avg 0.0053)、铜/铝(avg。 ),和镍/铝(avg。 )Longmaxi的形成表明中度到相对较低的古海洋在Longmaxi页岩沉积。聚形成的等比例平均0.0084, ,和 ,表明高古在聚页岩沉积。温和的生产力可以促进OM高通量的水柱,然后转移到海洋沉积物。TOC和P之间的关系/铝,铜/铝和镍/铝高相关系数是积极的( )分别为0.57,0.67和0.72(数字(11日)- - - - - -11 (c)),表明古OM富集有重要影响。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
氧化还原条件控制OM保存的另一个关键因素。redox-sensitive微量元素的比率表明,研究样本XK1沉积在缺氧和dysoxic聚水条件形成和Longmaxi形成。paleoredox代理(U / Th, V / Sc和V / Cr)显示正相关与TOC含量高的相关系数(分别为0.70、0.77和0.63)(数据11 (d)- - - - - -11 (f)),这表明paleoredox条件在OM积累发挥重要作用。聚形成页岩TOC含量相对较高,相应的水缺氧条件,建议在缺氧条件下高效保护OM。
6。结论
(1)研究了样品的矿物成分石英、粘土矿物、方解石、长石以及较小的白云石,黄铁矿和硬石膏。烃源岩是源自acid-intermediate火成岩岩石、矿物和代表花岗闪长岩。在这项研究中,美国中央情报局的主要范围的值在65 ~ 85的聚和Longmaxi岩层样本,显示一个典型的温暖和潮湿的气候,增强物理和化学风化(2)总之,所有的生产力代理(P /铝、铜/铝和镍/铝)比率表明,古显示了减少上升趋势从聚形成Longmaxi页岩形成,这也符合TOC含量的变化。生产力代理表明聚形成样本在相对较高的古海洋环境中沉积,Longmaxi形成样本存放在moderate-low古海洋环境,和生产力的聚形成页岩高于Longmaxi页岩形成(3)聚的V / Cr率和Longmaxi样品波动从2.25到13.13 (avg 7.9)和1.16 - 11.85 (avg。2.76),分别。V / Sc和U / Th比率聚形成的样本范围从17.99到175.99 (avg 78.74)和0.33 - 6.13 (avg。2.35),分别为Longmaxi页岩和相应的比率从5.08到102.33 (avg 18.24)和从0.18到3.19 (avg。0.74),分别。密苏里州的值英孚聚的样品和Longmaxi样本范围从1.13到106.26 (avg 57.10)和0.85 - 89.82 (avg。15.05),分别。Corg/ P比值的Longmaxi形成和聚形成页岩变化从8.53到118.50 (avg 40.28)和85.25 - 150.59 (avg。114.57),分别。这些paleoredox代理表明海洋环境条件改变了从聚形成缺氧dysoxic Longmaxi形成的(含氧的)(4)古气候代理呈现出负相关关系与TOC含量相对较低的相关系数。之间存在着正相关生产力代理和TOC的内容,和相关系数很高。paleoredox条件有相似的分布趋势和与TOC含量与高相关系数正相关。上述结果表明,OM浓缩聚和Longmaxi页岩是由高生产率和缺氧底水条件
数据可用性
微量元素和稀土数据对本文存在的补充材料(表S1)。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作得到了国家自然科学基金(批准号41972155和41972155)和甘肃科技项目(22 jr5ra045)。
补充材料
微量元素和稀土数据对本文存在的补充材料(表S1)。(补充材料)