甘肃窑街中侏罗统植物化石角质层与烃源岩有机地球化学特征及意义

侏罗纪是全球的成煤期之一,该时期的沉积环境和气候变化一直是地质学家研究的重点。我国北方侏罗系盆地蕴藏着良好的陆相烃源岩,而窑街盆地是其中典型代表之一,且窑街组产有丰富的植物化石,为研究有机地球化学特征和古环境分析提供了有利条件。另外,本文使用了生物标志化合物和碳同位素分析,不但是研究有机质的传统方法,同时又是沉积环境中应用最广泛的两种方法。本次研究采集了甘肃窑街中侏罗统的炭质泥岩、油页岩、泥岩及其裸子植物化石角质层,分析了它们的饱和烃馏分和芳烃馏分的生物标志化合物,以探讨有机质类型与沉积环境；通过对比植物化石叶片和现生叶片碳同位素组成,重建了该区中侏罗世古气候。对比分析发现,指示沉积环境的生物标志化合物参数、表征细菌微生物作用参数以及判断样品成熟度等的参数在烃源岩和植物化石角质层均一致,表明样品沉积于弱氧化-弱还原的半深湖相或滨浅湖相淡水-微咸水环境,有机质经历过-定程度的微生物降解作用,且处于未熟-低熟阶段。其中,Pr/Ph值和碳同位素值表明研究区自J2yz到J2y5沉积环境水体逐渐变深。从植物化石角质层中检测出表征高等植物输入的生物标志化合物,包括四环二萜烷系列、羽扇烷、奥利烷、卡达烯、惹烯、荧蒽、芘和花化合物,表明裸子植物角质层为烃源岩生物标志化合物的母源之一。结合甾烷C27-C28-C29aaa20R关系三角图,藿烷母质类型参数及有机质碳同位素,表明烃源岩样品以高等植物输入为主,水生藻类有一定贡献,有机质类型为Ⅲ-Ⅱ型,生烃潜力较差。根据经验公式将裸子植物化石Solenites cf. murrayana的稳定碳同位素δ13Cp值换算成大气δ1℃。,将结果与浮游动物和大洋钻探碳酸盐岩所得大气δ13Cq值对比,表明经验公式不适用于推算中侏罗世大气δ1℃。值。校正后的化石叶片△13C值受多重因素综合影响。其中,大气CO2浓度是导致化石叶片和现生叶片△13C值差异的决定性因素,其次为水分,而光照强度和温度的影响较小。依据碳同位素分馏模型,通过对比银杏类化石叶片和现生亲缘种△13C值,得出中侏罗世气候较现在温暖湿润,光照较弱但大气CO2浓度高。