巴西圣弗朗西斯卡盆地Barremian-Aptian期咸水湖氧化还原结构及其对冈瓦纳裂解期古环境的启示

针对巴西圣弗朗西斯卡盆地Barremian-Aptian期咸水湖古环境演化机制不清的问题，研究人员通过δ18 Ocarb -δ13 Ccarb 同位素、铁形态分析（iron speciation）及TOC（总有机碳）等多指标联用，揭示该湖盆存在盐度分层与异质氧化还原条件，为冈瓦纳裂解期陆相烃源岩形成机制提供新证据。

　　

在早白垩世Barremian-Aptian期，南美洲东部一系列裂谷盆地中发育的咸水湖沉积记录了冈瓦纳大陆裂解的关键环境信号。这些湖相沉积不仅是研究古气候变化的天然档案，更因其富含有机质而成为重要的油气源岩。然而，位于巴西东南部的圣弗朗西斯卡盆地（Sanfranciscana Basin）虽发育同期湖相黑色页岩，却因缺乏油气发现而研究薄弱。该盆地Quiricó组的古湖泊环境如何响应区域构造活动？其氧化还原结构如何控制有机质保存？这些问题对理解南美早白垩世古地理格局及烃源岩形成机制至关重要。

为解决上述问题，来自巴西国家科学技术研究所（Instituto GeoAtlantico）的Willian Alexandre Lima de Moura团队在《Journal of South American Earth Sciences》发表研究，首次对Quiricó组黑色页岩开展系统的地球化学分析。研究人员选取Varj?o de Minas镇出露的15米厚关键剖面，采集7件黑色页岩样品，综合运用碳氧同位素（δ¹³
C_carb
/δ¹³
C_org
和δ¹⁸
O_carb
）、铁形态分析（iron speciation）、总有机碳/硫（TOC/TS）、岩石热解（Rock-Eval）及化学风化指数（CIA）等指标，重建了古湖泊的氧化还原分层结构及其控制因素。

主要技术方法
研究团队采用高精度同位素质谱测定碳酸盐δ¹³
C_carb
（-4.5‰至+1.5‰）和δ¹⁸
O_carb
（+6‰至+7‰），通过有机质热解获取氢指数（HI=210 mgHC/gTOC），结合铁组分（Fe_HR
/Fe_T
＞0.38）判定氧化还原相，并利用CIA指数（化学风化指数）评估陆源输入强度。

研究结果

1. 同位素信号与古环境：δ¹³
   C_org
   （-31‰至-26‰）与δ¹³
   C_carb
   呈镜像关系，底部最负值对应陆源有机质输入；δ¹⁸
   O_carb
   高值（+6‰至+7‰）与石膏共存指示强蒸发作用导致的封闭咸水环境。

2. 氧化还原异质性：铁形态显示底部为亚氧化条件（Fe_py
   /Fe_HR
   =0.45-0.6），中部出现硫化氢带（Fe_py
   /Fe_HR
   ＞0.8），顶部回归混合层。TOC富集段（1.5-2.5wt%）与高CIA值（＞70）同步，反映风化增强带来的营养盐输入促进生产力。

3. 元素富集机制：痕量元素（如Mo、U）在亚氧化阶段富集，而在硫化缺氧峰期亏损，这与低陆源输入、盐度升高及δ¹³
   C正偏移事件耦合，表明水体分层抑制元素循环。

结论与意义
该研究揭示Quiricó古湖存在"盐度分层-氧化还原分层-有机质保存"的耦合机制：干旱气候下的强蒸发导致盐度分层，底部亚氧化条件促进陆源元素输入和II/III型有机质（HI=210）保存，而极端硫化事件则抑制生产力。这一发现不仅为圣弗朗西斯卡盆地油气勘探提供理论依据，更建立了冈瓦纳裂解期内陆湖盆与边缘海相烃源岩的对比框架，证实早白垩世全球碳循环扰动（如δ¹³
C正偏移）在陆相环境中亦有显著响应。