火山活动对海相和淡水湖相页岩形成的影响

摘要

国内外诸多富有机质页岩层段均含有凝灰岩,但火山活动与海相、淡水湖相中有机质富集的内在联系缺乏深入研究。本研究通过对四川盆地五峰–龙马溪组和鄂尔多斯盆地长7段页岩进行对比分析,探讨火山活动对其古生产力、有机质消耗和保存的影响。对于高原始古生产力的五峰组,火山活动未显著影响其古生产力和有机质消耗。但龙马溪组沉积早期陆源输入有限,尽管高浓度硫酸盐触发较强的细菌硫酸盐还原作用(BSR)对有机质存在一定的消耗,但因火山活动提供的营养物质提高了古生产力,使有机质富集大于消耗,形成高总有机碳(TOC)含量页岩。在龙马溪组沉积中晚期,陆源输入高,强的BSR大量消耗有机质,使得有机质消耗大于富集,因此该层TOC相对较低。长7段淡水湖相页岩陆源输入较高,不利于有机质保存,但火山活动不仅携带营养物质提高了古生产力,而且能提升沉积水体中硫酸盐浓度从而触发BSR,产生H2S形成还原环境,有利于有机质保存。因此,BSR与TOC之间存在一定内在联系。通过硫酸盐还原指数(SRI)能够反映BSR强度,SRI≈1.375时,指示BSR对有机质消耗和有机质有效保存达到平衡;SRI1.375时,相对较强的BSR对有机质消耗大于有机质有效保存的量,不利于有机质富集。因此,BSR形成强还原环境有利于有机质保存,但发生BSR过程中也会消耗有机质,且BSR强度越大有机质消耗越大。