下扬子地区古海洋碳埋藏与碳循环研究取得新进展

来源:能源地质室作者:章诚诚发布时间:2023-05-04

南京地调中心承担的下扬子地区页岩油气调查项目在奥陶纪-志留纪转折期古海洋碳富集埋藏及二叠纪空谷阶碳循环研究方面取得了新进展，相关成果连续刊发在国际SCI期刊《Minerals》上（IF=2.818，JCR二区）。

进展一：华南扬子地区奥陶纪-志留纪转折期（O/S）沉积的富有机质页岩是目前我国页岩气勘探与开发的一套主力层位，一直以来对上扬子地区O/S转折期海洋有机质富集过程与机理开展了较多的研究，但在下扬子地区却鲜有涉及。项目研究表明与上扬子地区半封闭的局限海盆不同，下扬子地区为开放型海盆，两者的古地理格局及古海洋环境存在区域性差异，有机质的富集也存在一定变化。近年来以页岩气地质调查项目在下扬子地区获取的上奥陶统五峰组-下志留统高家边组连续的地层钻井岩心资料为基础，开展传统沉积学及沉积地球化学研究，揭示了下扬子O/S转折期页岩有机质富集的主控因素，提出了开放型海盆海平面升降、火山活动、气候变化三要素驱动的有机质富集模式（图1），形成了对扬子地区该重要地质历史时期区域差异性有机质富集机制的新认识。

图1下扬子地区奥陶纪-志留纪转换期不同体系域有机质富集模式

进展二：可靠的海相碳酸盐岩记录的碳同位素是反映全球碳循环变化、进而反映古气候和古海洋条件的重要信息。二叠纪空谷阶是晚古生代大冰期向中生代超级温室气候转换的重要地质历史节点，该时期海洋碳循环正受到越来越多的关注。通过对下扬子巢湖地区发育的二叠系栖霞组碳酸盐岩斜坡相剖面详细的沉积学和高精度的碳同位素研究（图2），并与目前已知的全球其它地区海水碳同位素进行对比，表明下扬子巢湖地区的δ¹³C很好地记录了空谷阶早期全球碳同位素负漂移事件(KCIE)。KCIE与该时期巨量的CO₂排放密切相关，气候变暖减缓海洋循环速率，海水分层加快，由此造成的缺氧环境导致了生物物种的急剧减少。空谷阶中期，火山活动的强度逐渐减弱，气候变冷，加快了海洋循环速率，增加了海水的含氧量，较高的Δ¹³C值支持初级生产力和光合作用的提高，促进了生物物种的繁荣。该研究对理解冰室向温室转换阶段海洋碳循环、气候波动、海洋环境变化和生物协同演化之间的内在联系提供一个新的视角。

图2下扬子地区空谷阶碳同位素地层与多重地质记录突出 KCIE 事件与古气候和海洋环境

论文相关信息：

Zhang, C.C., Fang, C.G., Zhao, Q., Meng, G.X., Zhou, D.R., Li J.Q., Shao, W. 2023. Multi-Proxies Analysis of Organic Matter Accumulation of the Late Ordovician–Early Silurian Black Shale in the Lower Yangtze Region, South China. Minerals. v.13 (3), 400. https://doi.org/10.3390/min13030400

Fang, C.G., Zhang, C.C., Bai, X., Tang, H.L., Chao, J.Q., Wei, H.Y. 2023. Facies and Carbon Isotope Variations during the Kungurian (Early Permian) in the Chihsia Formation in the Lower Yangtze Region of South China. Minerals. v.13 (4), 551. https://doi.org/10.3390/min13040551