圈层相互作用下中国东部盆地始新世富有机质页岩形成与有机碳埋藏

摘要

富有机质的形成是全球性地质事件和区域性关键地质事件在岩石圈、水圈、大气圈和生物圈物理—化学—生物综合作用的结果。中国东部陆相湖盆古近系始新世富有机质页岩分布广、有机质丰度高、厚度大，是研究圈层相互作用下富有机质页岩形成的良好对象。本研究以渤海湾盆地济阳坳陷中始新统沙河街组为例，利用总有机碳/硫含量、有机碳同位素、铁组分和黄铁矿硫同位素等数据，结合中国东部盆地同时期其他层系特征，揭示了关键地质事件驱动的圈层相互作用下富有机质页岩形成与有机碳埋藏之间的关系。结果表明，沙河街组TOC在1%～10%之间，大多数TOC与总硫的比值超过2，活性铁与总铁的比值大于0.38且黄铁矿铁与活性铁的比值小于0.6，指示富有机质页岩是在温暖潮湿的中始新世时期高初级生产力的结果，同时受到火山、热液以及海侵等地质事件的影响。综合中国东部其他盆地研究表明，中始新世广泛的有机碳埋藏是深部地质过程引起的关键地质事件作用下跨圈层物质和能量交换的结果，尽管火山、热液或海侵可能带来额外的硫，但细菌硫酸盐还原反应会有效地耗尽硫酸盐池，利于形成缺氧含铁的沉积水体，为有机质的有效保存提供了基础。

关键词

始新世 / 富有机质页岩 / 圈层相互作用 / 有机碳埋藏 / 中国东部盆地