巴西南部巴拉那盆地受岩浆侵入热影响的海洋沉积物中有机质成分的地球化学变化性

《International Journal of Coal Geology》：Geochemical variability of organic matter composition in marine deposits affected by heat of igneous intrusions, Paraná Basin – southern Brazil

　　

Jeisson Fabian Sanabria Vargas|Taís Freitas da Silva|Marcos Müller Bicca|Henrique De Maman Anzolin|Gianni Gisele Perin|Wolfgang Kalkreuth|André Lucas Batista de Lima|Gabriel Avila Dias Link|Juan Sebastian Gomez Neita

摘要

沉积环境、热演化以及沉积后的蚀变作用决定了沉积岩中保存的有机地球化学特征。本研究探讨了巴西巴拉那盆地二叠纪地层中，火成岩侵入体所造成的热效应对页岩、泥灰岩和粉砂岩中有机物及烃类成分的地球化学变化影响。该地层对应着该盆地记录中最为严重的缺氧事件，也是冈瓦纳地层记录中重要的富有机质地层。研究区域位于盆地东南边缘，靠近南大西洋裂谷带。从CBM-003-ST-RS钻孔中采集了不同距离处的岩芯样本，这些样本距离约18米厚的辉长岩岩床有一定距离，研究采用了随机镜质体反射率、开放系统热解以及分子生物标志物分析相结合的综合方法。

根据岩性、有机物特征以及与侵入体的距离，将样本划分为四个区域（A、B、C和D）。研究结果显示出与岩床传导热传递一致的明显热梯度。位于距岩床接触面17米以内的A区和B区，有机物发生了显著的热蚀变，其镜质体反射率在1.02–3.11%之间，最高温度为437–470℃。这些样本的总有机碳含量较低（低于1重量%），S1和S2值也极低（低于0.5毫克烃/克岩石），表明其生成烃类的潜力已严重下降。分子参数也显示出强烈的热应力，表现为不存在棱柱烷和植烷，生物标志物比例发生显著变化，多环芳烃分布也有明显改变，以荧蒽和芘为主。菲和甲基菲异构体的变化进一步表明其经历了较高的热成熟度。而距离岩床17.65–33.35米的C区和D区则受热影响较小，其镜质体反射率在0.7–0.8%之间，处于烃类生成的起始阶段，生物标志物比例和多环芳烃分布相对稳定。甾烷的分布范围（C27–C29）以及伽马角鲨烷的存在表明，这些地区属于中等盐度条件下的海洋过渡型沉积环境。C区部分样本中GAM/C30霍潘烷比值较高，说明这些样本形成于相对浅的水域，碳酸盐岩与富有机质页岩互层。这些结果与其他未受火成岩加热影响的盆地中的生物标志物数据一致，表明即便存在局部热作用，关键的沉积信号仍可能得以保存。因此，伊拉蒂组是火成活动影响下富有机质沉积物具有分子抗性的典型例证。与南非卡鲁盆地、美国拉顿盆地和美国纽瓦克盆地等其他受火山活动影响的盆地不同，在那些地方，火成岩加热通常会破坏原始的地球化学特征，而伊拉蒂组的地层即便在适度热应力作用下，仍能保留伽马角鲨烷等指示性物质。这些观察结果支持“双重控制”模型，即原始沉积信号可以与火成岩侵入体带来的热作用影响区分开来。