秦 鵬，胡忠貴*，吳嗣躍，李世臨，易娟子，韓 露

1非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長(zhǎng)江大學(xué))，湖北 武漢2長(zhǎng)江大學(xué)沉積盆地研究中心，湖北 武漢3中石油西南油氣田分公司川東北氣礦，四川 達(dá)州4中石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶

川東天府地區(qū)文星場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁剖面碳氧穩(wěn)定同位素特征及地質(zhì)意義

秦 鵬1,2，胡忠貴1,2*，吳嗣躍3，李世臨4，易娟子4，韓 露1,2

1非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心(長(zhǎng)江大學(xué))，湖北 武漢2長(zhǎng)江大學(xué)沉積盆地研究中心，湖北 武漢3中石油西南油氣田分公司川東北氣礦，四川 達(dá)州4中石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶

海相碳酸鹽巖碳氧同位素具有顯著的古海洋學(xué)意義，其組成具有隨地質(zhì)歷史時(shí)期演變而變化的趨勢(shì)，沉積環(huán)境的變化影響著古海水的碳氧同位素組成的差異。通過(guò)碳氧同位素地球化學(xué)分析方法，探討了文星場(chǎng)地區(qū)古環(huán)境以及碳氧同位素與生物礁之間的關(guān)系。分析測(cè)試結(jié)果表明：樣品基本上保持了原始碳、氧同位素組成，且δ(13CPDB)與δ(18OPDB)變化具有明顯的周期性，同時(shí)因區(qū)域不同而呈現(xiàn)不同幅度的波動(dòng)；此外，礁相δ(13CPDB)與δ(18OPDB)平均值均具高于非礁相δ(18OPDB)和δ(13CPDB)平均值的特點(diǎn)。基于以上對(duì)碳氧同位素值的組成特征及與生物礁之間的關(guān)系的分析研究認(rèn)為：①δ(13CPDB)的變化與海平面升降變化呈正比，因而具有很強(qiáng)的周期性，且每一個(gè)周期內(nèi)δ(18OPDB)值也呈現(xiàn)出周期性的波動(dòng)，表明海水的溫度和鹽度受海平面變化的影響而出現(xiàn)周期內(nèi)和周期間的波動(dòng)；② 文星場(chǎng)地區(qū)低洼的古地貌、峨眉運(yùn)動(dòng)影響及硅質(zhì)供源體(熱水來(lái)源、玄武巖淋濾及上升流等因素)，共同作用造成了礁相δ(13CPDB)與δ(18OPDB)平均值均高于非礁相δ(18OPDB)和δ(13CPDB)平均值。

川東天府地區(qū)，文星場(chǎng)剖面，長(zhǎng)興組，生物礁剖面，碳氧同位素

1.引言

同位素地球化學(xué)研究方法在沉積學(xué)中的應(yīng)用具有重要的意義[1]-[6]。國(guó)內(nèi)的很多學(xué)者應(yīng)用同位素地球化學(xué)的方法對(duì)寒武系[7][8]、奧陶系[8][9][10][11]、石炭系[12][13][14]、二疊–三疊系[15][16][17][18]、侏羅系[19]、白堊系地層進(jìn)行了研究[20]，研究區(qū)涉及塔里木盆地、四川盆地、南黃海盆地、鄂爾多斯盆地及西藏崗巴等地區(qū)。而碳氧同位素地球化學(xué)方法在碳酸鹽巖地層研究中的應(yīng)用，多側(cè)重于其在古環(huán)境方面的指示意義，特別是在四川盆地東北部，碳氧同位素在研究P/T界限生物大滅絕、三疊紀(jì)古生態(tài)、古環(huán)境的恢復(fù)方面應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用成效較為顯著[20][21][22]。同時(shí)，碳氧同位素在生物礁白云石化等成巖作用研究中也得到了較為頻繁的應(yīng)用，取得了較為理想的研究成果[23][24][25][26][27]，其中Veizer等[28]對(duì)全球石炭系–白堊系的鍶同位素及碳氧同位素研究的成果在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛認(rèn)可，并以其研究結(jié)果為參照和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各研究區(qū)所測(cè)碳氧同位素進(jìn)行對(duì)比。徐立恒等[17]應(yīng)用碳氧同位素地球化學(xué)分析方法對(duì)川東地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組和嘉陵江組以及中三疊統(tǒng)的雷口坡組進(jìn)行了研究，但對(duì)該地區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組碳氧同位素地球化學(xué)的研究分析較少，特別是應(yīng)用碳氧同位素方法對(duì)臺(tái)內(nèi)長(zhǎng)興組古環(huán)境分析及生物礁與碳氧同位素之間關(guān)系探討較少。因此作者嘗試應(yīng)用同位素地球化學(xué)方法，來(lái)探討文星場(chǎng)地區(qū)的古環(huán)境及生物礁與碳氧同位素之間的關(guān)系。

2.剖面簡(jiǎn)介

文星場(chǎng)剖面地理上位于重慶市北碚區(qū)天府鎮(zhèn)，古地理上位于蓬溪–武勝臺(tái)凹的東南方向，與遂寧臺(tái)內(nèi)高帶相鄰，屬于典型的臺(tái)內(nèi)生物礁剖面(圖1)。

Figure 1.The open platform depositional pattern and seismic prediction results of Changxing Formation in the study area (modified from paper [28])圖1.研究區(qū)及區(qū)域長(zhǎng)興組開(kāi)闊臺(tái)地沉積格局及地震預(yù)層成果圖(據(jù)文獻(xiàn)[28]，有修改)

“生物礁規(guī)模較小，造礁生物數(shù)量少，單層厚度薄，無(wú)明顯的白云石化現(xiàn)象”是文星場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁剖面的典型特點(diǎn)。除此之外，在剖面的中上部燧石結(jié)核發(fā)育，并呈明顯的順層狀產(chǎn)出，是文星場(chǎng)剖面的又一大特點(diǎn)。結(jié)合前人對(duì)該地區(qū)的研究成果[29][30][31]，認(rèn)為文星場(chǎng)剖面主要以開(kāi)闊臺(tái)地相沉積為主，并發(fā)育臺(tái)內(nèi)礁、臺(tái)內(nèi)灘等亞相和生屑灘、障積礁、生屑灘、灘間等微相，其中在剖面的底部和上部發(fā)育有生物礁，其規(guī)模小，以障積礁為主。其次，該剖面巖石類型相對(duì)單一，主要以灰?guī)r為主，包括：泥晶灰?guī)r，生物礁灰?guī)r，生屑灰?guī)r以及含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r。在巖相分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人對(duì)碳氧同位素與層序之間的關(guān)系及對(duì)該地區(qū)層序的研究[32]，將長(zhǎng)興組劃分出2個(gè)三級(jí)II型層序，又進(jìn)一步識(shí)別劃分出5個(gè)四級(jí)層序，在海侵體系域內(nèi)和高位體系域內(nèi)均有障積礁的發(fā)育。根據(jù)碳氧同位素值“上升–下降”的變化特征，將碳氧同位素值的變化劃分出4個(gè)周期性“升降”的旋回，且每個(gè)周期內(nèi)巖性不同，碳氧同位素值也存在差異(圖2)。

Figure 2.The composite histogram of Changxing Formation in Wenxingchang Profile圖2.文星場(chǎng)剖面長(zhǎng)興組綜合柱狀圖

3.樣品的采集與處理

該次采樣主要沿剖面由底到頂進(jìn)行，并避開(kāi)構(gòu)造斷裂帶，方解石脈以及溶洞等部位，以保證樣品的有效性。數(shù)據(jù)分析在長(zhǎng)江大學(xué)湖盆沉積實(shí)驗(yàn)室-Gasbench II氣體同位素質(zhì)譜儀上采用磷酸法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，δ(13CPDB)和δ(18OPDB)的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為±0.2‰和±0.3‰。測(cè)得數(shù)據(jù)15組，第3組和13組為生物礁灰?guī)r，筆者將對(duì)所測(cè)樣品值進(jìn)行詳細(xì)的處理與分析。

碳酸鹽巖極容易遭受成巖作用的改造，而成巖作用貫穿整個(gè)沉積成巖史，為保證所測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，對(duì)所測(cè)樣品值進(jìn)行檢驗(yàn)是必要的。前人對(duì)樣品原始性的檢測(cè)通常采用4種標(biāo)準(zhǔn)[9][10][22]：①Z值(古鹽度公式)：樣品為海相灰?guī)r，反之則為非海相；② 當(dāng)δ(18OPDB)值 < ?10.000‰時(shí)，表明樣品受到了強(qiáng)烈的成巖作用的改造，不能夠反映當(dāng)時(shí)海水的碳氧同位素組成，應(yīng)于剔除；③δ(13CPDB)和δ(18OPDB)的相關(guān)性，當(dāng)δ(13CPDB)和δ(18OPDB)呈不明顯的相關(guān)性時(shí)，能反映當(dāng)時(shí)海水的碳氧同位素組成；④ Mn/Sr比值：當(dāng)Mn/Sr < 10時(shí)(更嚴(yán)格的是<2或3)，表明樣品還未受到強(qiáng)烈的蝕變作用，說(shuō)明樣品能夠很好地反映海水的組成。但也有的學(xué)者研究表明[22]，將檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)②中樣品剔除臨界值設(shè)置的越苛刻，所剩樣品的δ(13CPDB)和δ(18OPDB)的相關(guān)性越弱，則能更好地反映海相碳酸鹽巖原始碳氧組分。

因此，筆者也通過(guò)對(duì)樣品臨界值逐級(jí)的設(shè)置，對(duì)所測(cè)樣品進(jìn)行了篩選，具體如下：①Z值均大于120(表1)，說(shuō)明樣品全部為海相灰?guī)r；② 當(dāng)以δ(18OPDB) < ?10.000‰為剔除標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，全巖樣品δ(13CPDB)和δ(18OPDB)的相關(guān)系數(shù)R為0.459565，相關(guān)性較強(qiáng)(圖3(a))，說(shuō)明海相碳酸鹽巖在成巖過(guò)程中，一部分樣品不能反映海水的原始組分，在建立演化曲線并分析古環(huán)境的變化及與生物礁之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該剔除(圖3)；③ 當(dāng)以δ(18OPDB) < ?7.500‰為剔除標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，全巖樣品δ(13CPDB)和δ(18OPDB)值的相關(guān)系數(shù)R為0.459565，相關(guān)性較強(qiáng)(圖3(b))，說(shuō)明在海相碳酸鹽巖成巖過(guò)程中，仍然有一部分樣品不能很好地反應(yīng)海水的原始組分，應(yīng)于剔除；④ 當(dāng)條件進(jìn)一步苛刻，以δ(18OPDB) < ?7.000‰為剔除標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，所剩樣品的δ(13CPDB)和δ(18OPDB)的相關(guān)系數(shù)R為0.253969 (圖3(c))，相關(guān)性很弱，說(shuō)明剩余樣品能較好地反映海洋原始海水的組分。

Table 1.The test data of carbon and oxygen isotope in Changxing Formation of Wenxingchang Profile表1.文星場(chǎng)剖面長(zhǎng)興組碳氧同位素測(cè)試數(shù)據(jù)一覽

Figure 3.The correlation analysis of carbon and oxygen isotope values圖3.碳氧同位素值相關(guān)性分析

4.碳氧同位素的組成特征

4.1.碳同位素的組成特征

通過(guò)樣品的篩選后，由圖4可知，δ(13CPDB)的值整體偏正，主要分布在1.912‰～4.627‰，以大于3.000‰者居多，均分布在非礁相中。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，巖性不同對(duì)應(yīng)的碳同位素值也不同，泥晶灰?guī)r的δ(13CPDB)為1.912‰，生屑灰?guī)r的δ(13CPDB)主要分布在3.025‰～4.627‰范圍內(nèi)，平均值為3.596‰；含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r的δ(13CPDB)主要分布在 2.388‰～3.534‰，平均值為 3.00‰，而礁灰?guī)rδ(13CPDB)主要分布在3.140‰～3.596‰范圍內(nèi)，平均值為3.368‰，很明顯泥晶灰?guī)r的δ(13CPDB)最小，其次為含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r，而生屑灰?guī)r和礁灰?guī)r具有較高的δ(13CPDB)。但總體來(lái)講，以礁相的δ(13CPDB)最高(表2)。

Figure 4.The characteristics of carbon and oxygen isotope composition and its relationship with the lithology圖4.碳氧同位素組成特征與巖性的關(guān)系

Table 2.The contrast of average value of carbon and oxygen isotope between reef facies and no-reef facies.表2.礁相和非礁相碳氧同位素平均值對(duì)比

4.2.氧同位素的組成特征

如圖4所示，δ(18OPDB)值整體偏負(fù)，主要分布在?7.000‰～?5.849‰，以?6.200‰左右較多，最大值為?5.849‰出現(xiàn)在礁相中，而最小值為?7.000‰出現(xiàn)在非礁相中。其次氧同位素值同樣具有隨巖性不同δ(18OPDB)值不同的特征：泥晶灰?guī)r的δ(18OPDB)值為?6.657‰，生屑灰?guī)r的δ(18OPDB)值主要分布在?7.000‰～?6.164‰，平均均值為?6.374‰；含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r主要分布在?6.840‰～?6.183‰，平均值為?6.440‰；而礁灰?guī)rδ(18OPDB)主要分布在?6.024‰～?5.849‰，平均值為?5.937‰；很明顯礁灰?guī)r的δ(18OPDB)的值最大，生屑灰?guī)r及含燧石結(jié)核灰?guī)r的δ(18OPDB)次之，泥晶灰?guī)r的δ(18OPDB)最小。但總體來(lái)講，礁相的δ(18OPDB)最高(表2)。

4.3.碳氧同位素值特征對(duì)比

通過(guò)與Veizer等[28]所測(cè)的全球碳氧同位素值對(duì)比(表3)發(fā)現(xiàn)：文星場(chǎng)地區(qū)碳氧同位素值均在全球二疊系碳氧同位素分布范圍之內(nèi)，具有一定的可對(duì)比性。與前人對(duì)川東地區(qū)二疊系長(zhǎng)興組對(duì)比發(fā)現(xiàn)：文星場(chǎng)地區(qū)碳同位素值的分布與宣漢渡口地區(qū)相似，與普光及開(kāi)江、梁平地區(qū)存在差異，而氧同位素值因地域不同呈現(xiàn)出的變化較大。整體而言，碳同位素值雖有變化，但幅度小，而氧同位素值則變化幅度明顯。

此外，對(duì)文星場(chǎng)地區(qū)碳氧同位素值與巖性的關(guān)系分析(圖4)表明，碳同位素值明顯受巖性變化的影響：泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r、含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r、燧石結(jié)核灰?guī)r及生物礁灰?guī)r的δ(13CPDB)值都不相同，而氧同位素值則不盡然。盡管非礁相中對(duì)應(yīng)巖性的氧同位素值和礁相對(duì)應(yīng)氧同位素值存在明顯的差異，但在非礁相中生屑灰?guī)r與含燧石結(jié)核灰?guī)r具有相近的δ(18OPDB)平均值，碳同位素值卻相差甚遠(yuǎn)。其次通過(guò)碳氧同位素值整體對(duì)比發(fā)現(xiàn)(圖5)，碳同位素值整體偏正，而氧同位素值整體偏負(fù)；再次，碳同位素值的變化趨勢(shì)與氧同位素值的變化趨勢(shì)一致，即碳同位素值由低升高時(shí)，氧同位素值也表現(xiàn)為由低升高。

Figure 5.The contrast of carbon and oxygen isotope features圖5.碳氧同位素值特征對(duì)比

Table 3.The contrast of carbon and oxygen isotope values between global areas and Eastern Sichuan Area表3.全球碳氧同位素值與川東地區(qū)碳氧同位素值對(duì)比

5.碳氧同位素的地質(zhì)意義及與生物礁發(fā)育的關(guān)系

5.1.碳氧同位素的地質(zhì)意義

地球化學(xué)同位素具有一定的同位素時(shí)代效應(yīng)[33]，即海相化學(xué)沉積物中同位素組成在不同地質(zhì)歷史時(shí)期的演變過(guò)程中呈現(xiàn)出某些規(guī)律性特征的變化，而在文星場(chǎng)生物礁剖面上碳氧同位素值的變化也具有一定的規(guī)律。

如圖6所示，根據(jù)碳氧同位素值的變化趨勢(shì)及規(guī)律，可將文星場(chǎng)生物礁灘剖面的碳氧同位素值劃分出4個(gè)周期性“升降”的變化，碳同位素變化趨勢(shì)與海平面升降變化符合。

Figure 6.The relationship between the sea level changes and the value of carbon and oxygen changes圖6.碳氧同位素值變化與海平面升降變化的關(guān)系

第一周期中，巖性以生物礁灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主，其碳同位素值呈現(xiàn)出第一個(gè)由“上升轉(zhuǎn)至下降”的變化，而氧同位素值則呈現(xiàn)出第一個(gè)由“上升轉(zhuǎn)為下降”的變化。而該周期內(nèi)，海侵的規(guī)?！坝纱笾饾u減小”，海平面出現(xiàn)“由升高轉(zhuǎn)為下降”的變化，與碳同位素值的變化趨勢(shì)符合。表明海平升降變化與碳同位素值的變化一致。此外氧同位素值的變化與溫度和鹽度的變化具有一定的關(guān)系。該周期內(nèi)氧同位素表現(xiàn)為“先上升，后下降”，表明溫度呈現(xiàn)出“先下降后上升”，鹽度則是“先高后低”。

第二周期中，巖性主要以生屑灰?guī)r和含燧石生屑灰?guī)r為主，在該周期的底部發(fā)育燧石結(jié)核灰?guī)r，其上發(fā)育生屑灰?guī)r，而含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r主要分布在該周期的頂部，對(duì)應(yīng)的碳同位素值呈現(xiàn)出“底部上升，中上部下降”的變化，而氧同位素值則呈現(xiàn)出“先上升，再下降”的變化，并在局部出現(xiàn)小的波動(dòng)。該周期內(nèi)的碳同位素值的峰值小于第一周期的峰值，而氧同位素值的負(fù)峰值也小于第一周期的，表明海侵的范圍在減小，但仍具有波動(dòng)，而致使海平面升降出現(xiàn)波動(dòng)，表現(xiàn)在碳同位素值變化上則呈現(xiàn)“先上升，后下降”的現(xiàn)象。而氧同位素的變化說(shuō)明，該周期內(nèi)溫度繼承第一周期的上升趨勢(shì)，之后繼續(xù)升高，而鹽度在繼承第一周期升高的基礎(chǔ)上，表現(xiàn)為“逐漸下降”。

第三周期中，巖性主要以生屑灰?guī)r和生物礁灰?guī)r為主，該周期內(nèi)碳同位素值同樣呈現(xiàn)出“先上升，后下降”的變化，但其峰值要略小于第二周期的，而氧同位素值則表現(xiàn)為“持續(xù)的上升”，其負(fù)峰值自然大于第二周期的。該現(xiàn)象表明：海侵范圍在持續(xù)的減小，海平面隨之持續(xù)下降，但海侵仍具有波動(dòng)，相應(yīng)的海平面升降仍具有波動(dòng)，表現(xiàn)在碳同位素值上則為“先上升，后下降”的變化。此時(shí)氧同位素值變化說(shuō)明，在繼承第二周期溫度升高的基礎(chǔ)上，溫度轉(zhuǎn)為持續(xù)的下降。

第四周期中，巖性以含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r和生屑灰?guī)r為主，該周期為碳氧同位素周期性變化的最后一個(gè)周期，其變化特征仍然具有繼承性。碳同位素繼續(xù)呈現(xiàn)出“先上升，后下降”的特征，該周期內(nèi)峰值與第三周期持平，但其下降幅度明顯增大，而氧同位素則表現(xiàn)為“先下降，后上升”，其上升幅度明顯減小，該周期內(nèi)負(fù)峰值也明顯小于第三周期。該現(xiàn)象表明，繼第三周期海平面周期性升降后，最后一輪的海平面上升至最高后，大幅度的下降，推測(cè)可能由海侵轉(zhuǎn)為海退，同時(shí)氧同位素的變化表明：繼第三周期溫度降低后，至該周期溫度出現(xiàn)回升，鹽度降低。

此外在第一、三周期內(nèi)發(fā)育有海綿生物礁，巖性以泥晶海綿礁灰?guī)r為主，對(duì)應(yīng)兩期礁灰?guī)r處，其碳氧同位素存在差異。第一周期內(nèi)的生物礁灰?guī)r，碳氧同位素值出現(xiàn)“雙高”特征，表明該期內(nèi)生物礁發(fā)育在海平面上升時(shí)期，為退積型生物礁，古海水溫度相對(duì)低，鹽度略高；第三周期內(nèi)的生物礁灰?guī)r，其碳氧同位素值出現(xiàn)“一高一低”的特征，即碳同位素值相對(duì)低，并低于第一周期內(nèi)生物礁灰?guī)r的δ(13CPDB)值，而氧同位素值相對(duì)高，表明第三周期內(nèi)的生物礁發(fā)育在海平面下降時(shí)，為進(jìn)積型生物礁，而此時(shí)古海水的溫度相對(duì)較低，鹽度略高。

5.2.碳氧同位素特征與生物礁之間的關(guān)系

根據(jù)碳氧同位素的地質(zhì)意義，即：δ(13CPDB)值的變化能反映海平面的升降變化；δ(18OPDB)值能反映古海水溫度和鹽度的變化，認(rèn)為海平面的升降控制了生物礁的發(fā)育及其類型，而古海水的溫度及鹽度影響造礁生物的生長(zhǎng)發(fā)育，從文星場(chǎng)生物礁氧同位素的值來(lái)看，生物礁發(fā)育的古環(huán)境溫度要低一些，鹽度要略高一些。

然而文星場(chǎng)生物礁碳氧同位素的組成特征與巖性之間的關(guān)系表明，文星場(chǎng)生物礁灰?guī)r碳同位素值明顯高于其他巖性的碳同位素值，對(duì)此筆者有3種解釋：① 海侵背景下，海平面上升，某一時(shí)間段內(nèi)，水深及鹽度等條件達(dá)到造礁生物的生長(zhǎng)的理想條件，造礁生物開(kāi)始生長(zhǎng)，生物產(chǎn)率高，有機(jī)碳被快速埋藏，但是，此時(shí)的文星場(chǎng)可能處于古地貌的低洼部位，導(dǎo)致相對(duì)水深增大，使有機(jī)碳得以埋藏保存，而未被氧化，同時(shí)海侵使得陸地面積減小，帶入海洋環(huán)境的剝蝕有機(jī)碳也減少，導(dǎo)致沉積的無(wú)機(jī)碳酸鹽巖具有高的δ(13CPDB)值；② 在晚二疊世構(gòu)造拉張背景下，峨眉運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地幔巖漿上涌，致使海洋環(huán)境發(fā)生改變，進(jìn)而影響古海水碳同位素組成，使得礁相具有高值；③ 同時(shí)該剖面發(fā)育大量的燧石結(jié)核，有的呈帶狀順層分布，通過(guò)對(duì)碳氧同位素組成特征與巖性之間關(guān)系對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，生屑灰?guī)r和含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r具有相同的δ(18OPDB)值，卻具有不同的δ(13CPDB)值，根據(jù)其形態(tài)產(chǎn)狀表明，在成巖早期由熱水、玄武巖淋濾及上升流供源所形成燧石結(jié)核時(shí)，同時(shí)也改變了碳酸鹽(鹽)沉積物組分，影響了古海水的碳同位素組分，從而導(dǎo)致碳同位素值異常。

6.結(jié)論與討論

1) 通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的原始性檢驗(yàn)，以δ(18OPDB)分別

2) 通過(guò)碳氧同位素的組成與巖性之間的關(guān)系對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，雖然整體礁相δ(13CPDB)與δ(18OPDB)最高，但巖性不同對(duì)應(yīng)的碳氧同位素值也不同：泥晶灰?guī)r的δ(13CPDB)為1.912‰，生屑灰?guī)r的δ(13CPDB)平均值為3.398‰，含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r的δ(13CPDB)為3.000‰，生物礁灰?guī)r的δ(13CPDB)為3.368‰，很明顯生屑灰?guī)r和生物礁灰?guī)r具有較高的δ(13CPDB)值；而δ(18OPDB)值則不盡然，非礁相中的生屑灰?guī)r和含燧石結(jié)核生屑灰?guī)r具有相近的δ(18OPDB)值，但其對(duì)應(yīng)的δ(13CPDB)值卻相差甚遠(yuǎn)。除此之外，文星場(chǎng)生物礁剖面δ(13CPDB)值整體偏正，而δ(18OPDB)值整體偏負(fù)，兩者值的變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出一定的正比關(guān)系，即：碳同位素值“由低升高”時(shí)，氧同位素值也為表現(xiàn)為“由低升高”。

3) 由碳氧同位素值與海平面升降之間的關(guān)系表明，碳同位素值能夠反映海平面升降的變化，而海平面升降的變化又控制了生物礁的生長(zhǎng)發(fā)育，影響生物產(chǎn)率，進(jìn)而影響δ(13CPDB)值，同時(shí)海平面升降又控制海洋中有機(jī)碳的埋藏速率，進(jìn)一步對(duì)δ(13CPDB)值產(chǎn)生影響。其次，生物礁生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)，古海水鹽度要高略高一些。此外通過(guò)對(duì)生物礁相和非生物礁相的碳氧同位素值分析發(fā)現(xiàn)，礁相δ(13CPDB)值和δ(18OPDB)值均高于非礁相的碳氧同位素值，特別是礁相δ(13CPDB)值要高于非礁相δ(13CPDB)值這一現(xiàn)象與一般生物礁相碳同位素值的規(guī)律相反，可能受以下因素影響：① 文星場(chǎng)地區(qū)古地貌相對(duì)低洼，海侵背景下，海平面上升，水體變深，使有機(jī)質(zhì)得以埋藏保存；同時(shí)海侵使得陸地面積減小，帶入海洋環(huán)境的剝蝕有機(jī)碳也減少，導(dǎo)致沉積的無(wú)機(jī)碳酸鹽巖具有高的δ(13CPDB)值；② 受峨眉運(yùn)動(dòng)的影響，巖漿地幔上涌，改變了古海洋的海水環(huán)境，進(jìn)而影響了碳氧同位素組分；③ 通過(guò)對(duì)巖性與碳氧同位素之間的關(guān)系分析表明，燧石結(jié)核對(duì)氧同位素的組成無(wú)明顯影響，卻對(duì)δ(13CPDB)值有明顯的影響，而文星場(chǎng)生物礁剖面發(fā)育有大量的燧石結(jié)核，推測(cè)燧石結(jié)核的出現(xiàn)也可能造成礁相碳同位素值的異常高。

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The Characteristics of Stable Carbon and Oxygen Isotope and Its Geological Significance in Changxing Formation of Wenxingchang Reef Profile of Tianfu Area in the Eastern Sichuan Basin

Peng Qin1,2, Zhonggui Hu1,2*, Siyue Wu3, Shilin Li4, Juanzi Yi4, Lu Han1,21Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas (Yangtze University), Wuhan Hubei2Sedimentary Basin Research Center, Yangtze University, Wuhan Hubei3Northeast Sichuan Gas Field, Petro China Southwest Oil and Gas Field Company, Dazhou Sichuan4Chongqing Gas Field, Petro China Southwest Oil and Gas Field Company, Chongqing

Apr.8th, 2017; accepted: Oct.19th, 2017; published: Dec.15th, 2017

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 ofδ(13CPDB) andδ(18OPDB) in organic reef facies was higher than that ofδ(18OPDB) andδ(13CPDB).The above analysis indicates that first, theδ(13CPDB)changes with the change of sea level and also presents strong cyclical and the value ofδ(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 ofδ(13CPDB) andδ(18OPDB) in organic reef facies is higher than that of no-reef faciesδ(18OPDB) andδ(13CPDB).

Tianfu Area of Eastern Sichuan Basin, Wenxingchang Profile, Changxing Formation, Reef Profile,Carbon and Oxygen Isotope

?通信作者。

文章引用:秦鵬, 胡忠貴, 吳嗣躍, 李世臨, 易娟子, 韓露.川東天府地區(qū)文星場(chǎng)長(zhǎng)興組生物礁剖面碳氧穩(wěn)定同位素特征及地質(zhì)意義[J].石油天然氣學(xué)報(bào), 2017, 39(6): 16-28.

10.12677/jogt.2017.396094

Copyright ? 2017 by authors, Yangtze University and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

秦鵬(1991-)，男，碩士研究生，主要從事沉積學(xué)方面的研究。

2017年4月8日；錄用日期：2017年10月19日；發(fā)布日期：2017年12月15日

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41402090)；長(zhǎng)江青年人才基金項(xiàng)目(2015cqr09)；長(zhǎng)江青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)基金項(xiàng)目(2015cqt04)。

[編輯]宋換新