川东天府地区文星场长兴组生物礁剖面碳氧 稳定同位素特征及地质意义

摘
要
海相碳酸盐岩碳氧同位素具有显著的古海洋学意义，其组成具有随地质历史时期演变而变化的趋势，沉 积环境的变化影响着古海水的碳氧同位素组成的差异。通过碳氧同位素地球化学分析方法，探讨了文星 场地区古环境以及碳氧同位素与生物礁之间的关系。分析测试结果表明：样品基本上保持了原始碳、氧 同位素组成，且δ (13CPDB)与δ (18OPDB)变化具有明显的周期性，同时因区域不同而呈现不同幅度的波动； 此外，礁相δ (13CPDB)与δ (18OPDB)平均值均具高于非礁相δ (18OPDB)和δ (13CPDB)平均值的特点。基于以上 对碳氧同位素值的组成特征及与生物礁之间的关系的分析研究认为：① δ (13CPDB)的变化与海平面升降 变化呈正比，因而具有很强的周期性，且每一个周期内δ (18OPDB)值也呈现出周期性的波动，表明海水的 温度和盐度受海平面变化的影响而出现周期内和周期间的波动； ② 文星场地区低洼的古地貌、 峨眉运动 影响及硅质供源体(热水来源、玄武岩淋滤及上升流等因素)，共同作用造成了礁相δ (13CPDB)与δ (18OPDB) 平均值均高于非礁相δ (18OPDB)和δ (13CPDB)平均值。
关键词
川东天府地区，文星场剖面，长兴组，生物礁剖面，碳氧同位素
Copyright © 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/
Keywords
Tianfu Area of Eastern Sichuan Basin, Wenxingchang Profile, Changxing Formation, Reef Profile, Carbon and Oxygen Isotope
*通信作者。
文章引用: 秦鹏, 胡忠贵, 吴嗣跃, 李世临, 易娟子, 韩露. 川东天府地区文星场长兴组生物礁剖面碳氧稳定同位素 特征及地质意义[J]. 石油天然气学报, 2017, 39(6): 16-28. DOI: 10.12677/jogt.2017.396094
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Received: Apr. 8 , 2017; accepted: Oct. 19 , 2017; published: Dec. 15 , 2017
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Abstract
Carbon and oxygen isotope of marine carbonate rocks had significant meaning of paleoceanography, its composition varied with geological evolution history, but the composition was differed in different depositional environments. By using the method of isotope geochemistry, the paleoenvironment of Wenxingchang Area and the relationship between carbon and oxygen isotope and organic reefs were discussed. The results of data analyzing showed that all the samples were marine carbonate and kept the original composition of carbon and oxygen isotope and they were obviously cyclical, the carbon and oxygen isotope was differed in different depositional environments and regions. Therefore the average value of δ (13CPDB) and δ (18OPDB) in organic reef facies was higher than that of δ (18OPDB) and δ (13CPDB). The above analysis indicates that first, the δ (13CPDB) changes with the change of sea level and also presents strong cyclical and the value of δ (18OPDB) also presents cyclical fluctuation, which shows that the temperature and salinity of sea water are affected by the change of sea level so that it appears fluctuations during the cyclical period. Secondly, the low paleogeomorphology of Wenxingchang Area and the Ermei movement and the source body of siliceous including hydrotherm, basalt leaching and upwelling are the reasons that the average value of δ (13CPDB) and δ (18OPDB) in organic reef facies is higher than that of no-reef facies δ (18OPDB) and δ (13CPDB).
Peng Qin1,2, Zhonggui Hu1,2*, Siyue Wu3, Shilin Li4, Juanzi Yi4, Lu Han1,2
Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas (Yangtze University), Wuhan Hubei Sedimentary Basin Research Center, Yangtze University, Wuhan Hubei 3 Northeast Sichuan Gas Field, Petro China Southwest Oil and Gas Field Company, Dazhou Sichuan 4 Chongqing Gas Field, Petro China Southwest Oil and Gas Field Company, Chongqing
2. 剖面简介
文星场剖面地理上位于重庆市北碚区天府镇，古地理上位于蓬溪–武胜台凹的东南方向，与遂宁台 内高带相邻，属于典型的台内生物礁剖面(图 1)。
Figure 1. The open platform depositional pattern and seismic prediction results of Changxing Formation in the study area (modified from paper [28]) 图 1. 研究区及区域长兴组开阔台地沉积格局及地震预层成果图(据文献[28]，有修改)
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1. 引言
同位素地球化学研究方法在沉积学中的应用具有重要的意义[1]-[6]。 国内的很多学者应用同位素地球 化学的方法对寒武系[7] [8]、 奥陶系[8] [9] [10] [11]、 石炭系[12] [13] [14]、 二叠–三叠系[15] [16] [17] [18]、 侏罗系[19]、白垩系地层进行了研究[20]，研究区涉及塔里木盆地、四川盆地、南黄海盆地、鄂尔多斯盆 地及西藏岗巴等地区。而碳氧同位素地球化学方法在碳酸盐岩地层研究中的应用，多侧重于其在古环境 方面的指示意义，特别是在四川盆地东北部，碳氧同位素在研究 P/T 界限生物大灭绝、三叠纪古生态、
“生物礁规模较小，造礁生物数量少，单层厚度薄，无明显的白云石化现象”是文星场长兴组生物 礁剖面的典型特点。除此之外，在剖面的中上部燧石结核发育，并呈明显的顺层状产出，是文星场剖面 的又一大特点。 结合前人对该地区的研究成果[29] [30] [31]， 认为文星场剖面主要以开阔台地相沉积为主， 并发育台内礁、台内滩等亚相和生屑滩、障积礁、生屑滩、滩间等微相，其中在剖面的底部和上部发育 有生物礁，其规模小，以障积礁为主。其次，该剖面岩石类型相对单一，主要以灰岩为主，包括：泥晶 灰岩，生物礁灰岩，生屑灰岩以及含燧石结核生屑灰岩。在岩相分析的基础上，结合前人对碳氧同位素 与层序之间的关系及对该地区层序的研究[32]，将长兴组划分出 2 个三级 II 型层序，又进一步识别划分 出 5 个四级层序， 在海侵体系域内和高位体系域内均有障积礁的发育。 根据碳氧同位素值 “上升–下降” 的变化特征，将碳氧同位素值的变化划分出 4 个周期性“升降”的旋回，且每个周期内岩性不同，碳氧 同位素值也存在差异(图 2)。
DOI: 10.12677/jogt.2017.396094
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石油天然气学报
秦鹏 等
古环境的恢复方面应用较为广泛，应用成效较为显著[20] [21] [22]。同时，碳氧同位素在生物礁白云石化 等成岩作用研究中也得到了较为频繁的应用，取得了较为理想的研究成果[23] [24] [25] [26] [27]，其中 Veizer 等[28]对全球石炭系–白垩系的锶同位素及碳氧同位素研究的成果在国内外得到了广泛认可， 并以 其研究结果为参照和标准， 对各研究区所测碳氧同位素进行对比。 徐立恒等[17]应用碳氧同位素地球化学 分析方法对川东地区下三叠统飞仙关组和嘉陵江组以及中三叠统的雷口坡组进行了研究，但对该地区上 二叠统长兴组碳氧同位素地球化学的研究分析较少，特别是应用碳氧同位素方法对台内长兴组古环境分 析及生物礁与碳氧同位素之间关系探讨较少。因此作者尝试应用同位素地球化学方法，来探讨文星场地 区的古环境及生物礁与碳氧同位素之间的关系。