CN113219153A - 一种分析古湖泊盐度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分析古湖泊盐度的方法，根据岩石纹层的成分及纹层的连续程度、纹层间界限的清晰程度定性判断古湖泊盐度。本发明提供的方法方便、简单，无需依赖检测设备，成本低，结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及古水文学和沉积学技术领域，更具体的说是涉及一种分析古湖泊盐度的方法。
背景技术
古湖泊盐度是古水文学和沉积学研究的重点内容，对古湖泊沉积物构成及特征、有机质富集具有重要意义。传统的古盐度分析主要利用沉积地球化学替代指标，如Sr/Ba,B含量等，这些方法依赖岩石粉末进行元素地球化学测试得出，在基础研究中需要进行大量的分析测试成本较高。岩石薄片观察是岩石学分析的基础手段，具有便于观察、测试门槛低等特点。
因此，如何提供一种利用岩石薄片分析古湖泊盐度的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种以薄片观察中页岩纹层组合样式分析古湖泊盐度的方法，该方法方便、简单，无需依赖检测设备，成本低，结果准确可靠。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种分析古湖泊盐度的方法，根据岩石纹层的成分及纹层的连续程度、纹层间界限的清晰程度定性判断古湖泊盐度，具体包括以下步骤：
(1)利用显微镜、扫描电镜、电子探针对页岩薄片的纹层单元成分、结构进行识别，得到以下基本纹层；方解石纹层、黏土粉砂混合纹层(SL)、富有机质黏土纹层(OCL)、有机质纹层(OL)、白云石纹层(DL)、膏质纹层(GL)；其中，方解石纹层包括：泥晶方解石纹层(MCL)和亮晶方解石纹层(SCL)；
(2)继续进行识别，得到由基本纹层组合而成的Ⅰ-Ⅶ型7种组合纹层，
其中，Ⅰ型为方解石层+黏土粉砂混合层(MCL/SCL+SL)；Ⅱ型为方解石纹层+富有机质黏土纹层(SCL+OCL)；Ⅲ型为黏土粉砂混合纹层+富有机质黏土纹层(SL+OCL)；Ⅳ型为亮晶方解石纹层+有机质纹层(SCL+OL)；Ⅴ型为泥晶方解石纹层+黏土粉砂混合纹层+有机质纹层(MCL+SL+OL)；Ⅵ型为白云石纹层+富有机质黏土纹层(DL+OCL)；Ⅶ型为白云石纹层+膏质纹层+富有机质黏土纹层(DL+GL+OCL)；
(3)根据Ⅰ-Ⅶ型组合纹层判断判断古湖泊盐度：盐度由低到高依次为Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅴ型、Ⅱ型、Ⅳ型、Ⅵ型、Ⅶ型。
优选的，岩石纹层间界限的清晰程度分为：清晰连续纹层、模糊纹层和断续纹层；所述I型组合纹层为模糊纹层或断续纹层；II型组合纹层为清晰连续纹层；III型组合纹层为清晰连续纹层；IV型组合纹层为清晰连续纹层；V 型组合纹层为模糊纹层或断续纹层；VI型组合纹层为清晰连续纹层；VII型组合纹层为模糊纹层或断续纹层。
优选的，所述清晰连续纹层具有纹层横向连续性和清晰的纹层界线；所述模糊纹层具有较好的纹层横向连续性但纹层界线模糊，且纹层厚度较大；所述断续纹层整体呈纹层状，但内部并不连续。
优选的，所述Ⅴ型组合纹层由下向上依次包括A、B、C三层结构，A层为泥晶方解石层，厚度为60-150μm，底部与C层呈突变接触；B层为有机质层，厚度5-10μm，有机质层界限清晰；C层为黏土层，厚度40-100μm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种分析古湖泊盐度的方法，通过对渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街组页岩为例进行古盐度恢复和反演，识别出了7种纹层基本单元和7种纹层组合。结合元素地球化学分析，对不同纹层组合成因及在湖盆中发育位置进行系统研究，明确了不同纹层组合的古盐度响应，最终得到了利用纹层特征反演古盐度的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为济阳坳陷页岩中发育的不同成分纹层组合示意图，(a)Ⅰ型组合纹层；(b)Ⅱ型组合纹层；(c)Ⅲ型组合纹层；(d)Ⅳ型组合纹层； (e)Ⅴ型组合纹层；(f)Ⅵ型组合纹层；(g)Ⅶ型组合纹层；
图2为纹层间界限的不同样式图；
图3为湿润气候下不同纹层样式与古盐度关系示意图；
图4为NY1井沙四上亚段元素地球化学特征及沉积环境演化图；图中A是纹层组合样式，其中1-7分别对应Ⅰ-Ⅶ型组合纹层；
图5为Ⅴ型泥晶方解石纹层+黏土粉砂混合纹层+有机质纹层示意图；A泥晶方解石纹层；B有机质纹层；C黏土粉砂混合纹层；
图6为不同组合纹层与古盐度关系示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种分析古湖泊盐度的方法，根据岩石纹层的成分及纹层的连续程度、纹层间界限的清晰程度定性判断古湖泊盐度，具体包括以下步骤：
(1)利用显微镜、扫描电镜、电子探针对页岩薄片的纹层单元成分、结构进行识别，得到以下基本纹层；方解石纹层、黏土粉砂混合纹层、富有机质黏土纹层、有机质纹层、白云石纹层、膏质纹层；其中，方解石纹层包括：泥晶方解石纹层和亮晶方解石纹层；
(2)继续进行识别，得到由基本纹层组合而成的Ⅰ-Ⅶ型7种组合纹层，
其中，Ⅰ型为方解石层+黏土粉砂混合层；Ⅱ型为方解石纹层+富有机质黏土纹层；Ⅲ型为黏土粉砂混合纹层+富有机质黏土纹层；Ⅳ型为亮晶方解石纹层+有机质纹层；Ⅴ型为泥晶方解石纹层+黏土粉砂混合纹层+有机质纹层；Ⅵ型为白云石纹层+富有机质黏土纹层；Ⅶ型为白云石纹层+膏质纹层+富有机质黏土纹层；
(4)根据Ⅰ-Ⅶ型组合纹层判断判断古湖泊盐度：盐度由低到高依次为Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅴ型、Ⅱ型、Ⅳ型、Ⅵ型、Ⅶ型。
下面以一个案例对本发明的分析效果进行阐述。
采用上述方法，本发明对渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街组页岩进行了识别，得到以下7种不同纹层组合，见图1。
从图1中可以看出不同成分的纹层组成的组合形态各异，区别明显。
除矿物成分的差异外，纹层的连续程度、纹层间界限的清晰程度也呈现不同的特征，这些纹层结构差异反映出其成因环境及沉积方式的不同。主要表现出以下三种样式，即清晰连续纹层、模糊纹层和断续纹层(图2)。清晰纹层表现出良好的纹层横向连续性和清晰的纹层界线(图2A)，模糊纹层具有较好的纹层横向连续性但纹层界线模糊，整体而言，纹层厚度较大(图2B)；断续纹层是指整体呈纹层状，但内部并不连续(图2C)。
不同纹层特征和沉积环境分析表明，纹层组合样式差异取决于盐跃层的位置。
陆源输入携带沉积物和陆地淡水，其能触及到的地方水体存在循环，必然无法形成分层，因此陆源输入影响的最远端即盐跃层位置点，文中称“平衡点”。在平衡点之上，即纹层发育样式和有机质赋存富集主要受到陆源输入影响，平衡点之下，则主要受到气候的控制。而在平衡点处，其不同成因组分均在此形成，且该平衡点会随着水深、陆源不断波动，形成沉积物的纹层成分渐变过渡，形成具有模糊界限的纹层组合(图3)。
平衡点位置会随着沉积条件中陆源供给量、水深、气候等变化而呈现时刻波动，这导致了页岩具有快速且频繁的纹层组合变化。平衡点位置受控于陆源和水深的双重影响，水深增大并不意味着盐跃层平上移，水深加大往往意味着淡水注入多，陆源供给量大，盐跃层升降变化取决于水深-陆源的动态平衡，因此，纹层样式和有机质赋存差异取决于水深-陆源动态平衡。在盐跃层之下，有机质富集程度受到气候的影响。
从浅水区向深水区，由于靠近三角洲等陆源供给区，发育黏土粉砂混合层(无钙纹层)，随着水深加大，出现断续的方解石纹层，方解石纹层多成透镜状，伴随着大量的钙质介壳。这两类纹层发育受到了陆源影响，具有一定的水动力强度，环境分析表明其沉积于古盐度较小层段。因此该两类纹层组合(I型和V型)主要发育在水体盐跃层之上、受陆源影响较大的区域。这两类纹层组合岩石中有机质往往混杂于黏土和方解石中，零散分布，且存在陆源有机质。
方解石纹层+有机质纹层均具有良好纹层成层性，且主要发育在古盐度和水深较大的层段，表明其形成于湖泊水体盐度分层之下，此时陆源供给无法到达此区域，陆源量少、水动力强度小，纹层表现出了良好成层性，不会出现透镜状或断续纹层。在这两类纹层组合样式中，有机质往往富集成层，且以浮游有机质为主。
当海水在含盐度正常或减低的情况下，沉淀出方解石，从而形成石灰岩。在含盐度较大时，沉淀出石膏和硬石膏。
图4为NY1井沙四上亚段元素地球化学特征及沉积环境演化图，通过对不同纹层进行分析，并与地球化学特征中Sr/Ba、Mg/Ca古盐度指示进行对比发现，泥晶方解石纹层一般为断续纹层，含生物介壳碎片，为陆源物质供给相对充足下碎屑物对碳酸盐纹层的改造。垂向上，该类纹层组合(I型)主要发育在陆源输增加、有机质含量相对较小、还原性减弱的层段。
在纹层组合V型中，纹层由泥晶方解石层(碳酸盐纹层)、黏土粉砂混合层和有机质层组成，垂向上呈现有规律的变化，呈现出“三端元”纹层组合特征。由下向上依次发育A、B、C三层结构，A层为泥晶方解石层，厚度约 60-150μm，底部与黏土粉砂混合层呈突变接触，内部递变且隐约见藻丝体(图 5，A)；B层为有机质层，厚度极薄，约5-10μm，有机质层界限清晰(图5， B)；C层为黏土粉砂混合层，厚度40-100μm，发育于有机质层之上，顶部与泥晶方解石层突变(图5，C)。现代纹层沉积表明其为季节性物质供给差异所形成。泥晶方解石纹层在温暖的春夏季节，由浮游生物生物-化学作用所形成；随着气候转冷，生物大量死亡，这些死亡的生物体在水底保存下来，组成有机质纹层；生物大量死亡后，由于缺乏生物作用，使得碳酸盐沉淀大量减少，而陆源物质的沉淀增加，此时形成了高陆源碎屑含量、低碳酸盐的黏土粉砂混合层，这往往发生在冬季。元素地球化学数据分析表明该类组合纹层主要发育于气候暖湿、水深较大的层段(图4)。尽管在冬季主要沉积了黏土粉砂混合层，但在黏土粉砂混合层中基本看不到粉砂颗粒，且纹层连续性较好，这表明了此类纹层形成于水动力较弱相对稳定的水体环境。
通过上述分析，本发明得到纹层组合与古盐度关系示意图(图6)，从图 6中能够明白看出古湖泊盐度由低到高依次为Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅴ型、Ⅱ型、Ⅳ型、Ⅵ型、Ⅶ型。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种分析古湖泊盐度的方法，其特征在于，根据岩石纹层的成分及纹层的连续程度、纹层间界限的清晰程度定性判断古湖泊盐度，具体包括以下步骤：
(1)利用显微镜、扫描电镜、电子探针对页岩薄片的纹层单元成分、结构进行识别，得到以下基本纹层；方解石纹层、黏土粉砂混合纹层、富有机质黏土纹层、有机质纹层、白云石纹层、膏质纹层；其中，方解石纹层包括：泥晶方解石纹层和亮晶方解石纹层；
(2)继续进行识别，得到由基本纹层组合而成的Ⅰ-Ⅶ型7种组合纹层，
其中，Ⅰ型为方解石层+黏土粉砂混合层；Ⅱ型为方解石纹层+富有机质黏土纹层；Ⅲ型为黏土粉砂混合纹层+富有机质黏土纹层；Ⅳ型为亮晶方解石纹层+有机质纹层；Ⅴ型为泥晶方解石纹层+黏土粉砂混合纹层+有机质纹层；Ⅵ型为白云石纹层+富有机质黏土纹层；Ⅶ型为白云石纹层+膏质纹层+富有机质黏土纹层；
(3)根据Ⅰ-Ⅶ型组合纹层判断判断古湖泊盐度：盐度由低到高依次为Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅴ型、Ⅱ型、Ⅳ型、Ⅵ型、Ⅶ型。
2.根据权利要求1所述的一种分析古湖泊盐度的方法，其特征在于，岩石纹层间界限的清晰程度分为：清晰连续纹层、模糊纹层和断续纹层；所述I型组合纹层为模糊纹层或断续纹层；II型组合纹层为清晰连续纹层；III型组合纹层为清晰连续纹层；IV型组合纹层为清晰连续纹层；V型组合纹层为模糊纹层或断续纹层；VI型组合纹层为清晰连续纹层；VII型组合纹层为模糊纹层或断续纹层。
3.根据权利要求1所述的一种分析古湖泊盐度的方法，其特征在于，所述清晰连续纹层具有纹层横向连续性和清晰的纹层界线；所述模糊纹层具有较好的纹层横向连续性但纹层界线模糊，且纹层厚度较大；所述断续纹层整体呈纹层状，内部不连续。
4.根据权利要求1所述的一种分析古湖泊盐度的方法，其特征在于，所述Ⅴ型组合纹层由下向上依次包括A、B、C三层结构，A层为泥晶方解石层，厚度为60-150μm，底部与C层呈突变接触；B层为有机质层，厚度5-10μm，有机质层界限清晰；C层为黏土层，厚度40-100μm。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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