稳定分层湖泊中，易缺氧的水层是（　）。

稳定分层湖泊中，易缺氧的水层是（ ）。

A、表层

B、温跃层上

C、温跃层下部

D、底层

参考答案

【正确答案：D】

水中溶解氧在温跃层以上比较多甚至可接近饱和，而温跃层以下，大气中溶解进水中的氧很难到达，加之有机污染物被生物降解消耗了水中的氧，因此下层（即底层）的溶解氧较低，成为缺氧区。

贫氧环境与富烃源岩

人们在注意到中国东部陆上和近海新生代盆地古近系富烃源岩与富藻层在分布上明显相关的同时（图9-2），也较早注意到二者在地层分布范围上是不完全对应的（图9-4）。图9-4中列出的部分盆地的富烃源岩是得到有机地球化学综合分析研究确定了的，主要显示了较高的有机质丰度指标和有利生成液态烃的有机质类型（表9-3）。显微镜分析结果表明，这些富烃源岩中包含的沉积有机屑是以无定形有机质为优势组分的。这就向人们暗示，在湖泊成熟期内时间相对集中的浮游藻类繁盛和富氢有机质的大量产出为湖相沉积提供了形成富烃源岩所必要的物源条件，但其对于富烃源岩形成来说并不充分。也就是说单有丰富的有机质物源是不够的。要使能生成大量液态烃的有机质在沉积物中富集，显然还必需其他控制因素，那就是有机质的保存条件。Talbot（1988）在总结湖相富烃源岩的形成模式时，是充分考虑到有机质的物源条件和保存条件了的。他描述了湖相富烃源岩形成的三种不同的模式：

图9-4 部分盆地古近系富藻层、富无定形有机质层与富烃源岩在分布上明显相关

表9-3 部分盆地的富烃源岩地层的有机地球化学指标

1）绿河模式。这一模式提出湖相富烃源岩（油页岩）沉积在大型干盐湖体系内形成的水浅但有缺氧分层、半咸水—咸水的碱性湖泊中。油页岩与碳酸盐、层状蒸发岩以及具有较多浅水或陆地环境特征的沉积岩关系密切。提出该模式的研究者们特别注意到了现代干盐湖的高生产力，并推论这种环境是湖相富烃源岩形成的理想场所。

2）深水缺氧湖模式。Demaison等（1980）选择坦噶尼喀湖作为这一模式的典型沉积盆地，提出富含有机质的沉积物最可能沉积在深水、长期分层、淡水—半咸水湖泊的温跃层之下的缺氧水体环境中。他们认为最理想的环境是具有高表层生产力和一个长期缺氧的湖下层。这种环境通常出现于温暖湿润、季节性差异小的气候区。因而与之伴生的沉积物是深水成因的，由于没有波浪、水流和底栖生物的干扰，这些沉积物和富含有机质的软泥通常很细，呈原始纹层状。

3）暂时性湖模式。在澳大利亚各地季节性洪水形成的沿岸湖泊和潟湖的边缘发育了大量呈席状分布的蓝绿藻，这一现象使人们推测这些席状蓝绿藻可能是某些层状油页岩的前身。这些席状藻类的总有机碳含量（TOC）可达30%，而且都与浅水到陆地成因的沉积物有关，其中也包括早期成岩阶段形成的实际为海相特征的蒸发盐。在类似的环境中也能看到浮游藻类——葡萄藻的周期性勃发现象。它们的残骸能发生转化，形成一种被称为弹性藻沥青的胶状有机质。由于葡萄藻可能对湖相富烃源岩形成具有重要的意义，这一现象已引起人们的广泛注意。

Talbot（1988）认为暂时性湖模式对于湖相富烃源岩形成可能不具有普遍意义，而绿河模式和深水缺氧湖模式的解释看起来似乎是合理的。这两种模式中哪一种对大多数湖相富烃源岩的解释比较合适，另外这类沉积物是否真有一种单一的沉积环境，意见并不一致，但这两个模式的共同之处是，都突出了水体分层的重要性，而且水体底层是滞流的、贫氧的。

Demaison等（1980）指出，内陆海和大湖里的氧消耗取决于底部水自由氧的可利用性与浅层水中浮游生物生产力之间的补充—消耗平衡。诸如磷和氮之类的植物营养被河流汇水系统带入湖泊和内陆海洋，河流搬运滤解了土壤中的溶解物质。这些营养物通常限制了湖泊的浮游生物生产力，于是其决定了再循环死亡有机体的氧的数量。富养湖的特征是具有丰富的溶解植物营养和底部水季节性缺氧。贫养湖缺乏植物营养和在底部水体中包含丰富的溶解氧。

水体中的缺氧或充氧条件很大程度上取决于水循环和分层。湖水分层与水深（温度分层）或盐度（化学分层）有关。底部水体中氧的补充一般在具有明显气候反差的湖水季节性交换的地区是较充足的。而且冷而充氧的溪流和和河水沉到底部并提升了充氧条件。寒、温带的湖泊随季节温度变化发生回水，破坏垂直分层，给湖底补充氧气。但如果湖泊很深，回水时循环的水流达不到湖底，这就是局部循环湖，在此类湖泊中沉积有机质照样可以得到有效保存。氧补充在温暖的热带气候条件下是较差的，因为湖水微小的气温变化不足以造成季节性回水，引起水体循环的是一些如风暴之类的偶然事件，并且由于较高的水温而湖水中含氧量较低（汪品先，1991）。非洲现代湖泊为人们认识热带气候条件下的湖水分层特征提供了实例，坦噶尼喀湖便是其中典型的一例（图9-5）。该湖最大水深1470 m，盐度0.53‰。由于缺少季节性回水，使较暖的低密度的表层湖水持久地覆盖于较冷的高密度的深层水之上，从而导致稳定的水分层，温跃层（水深100～200 m）以下的深层水一直处于缺氧条件下。因此面积达32900 km2的坦噶尼喀湖大部分湖底持久地被缺氧水所覆盖。

我国现代的大型湖泊，水深一般超过20～30 m时就有明显的分层现象（中国科学院南京地理与湖泊研究所，1990）。例如形成于新近纪喜马拉雅构造运动期的断陷湖泊——抚仙湖，位于云南高原的亚热带常绿阔叶林带，为半封闭的外流湖，最大水深155 m，水深大于100 m的区域占湖泊总面积的45.5%；湖水盐度23.8‰～24.1‰，属于深水淡水湖。抚仙湖水温的垂直分布形式基本上都是正温层分布，除了在温度低的1～2月份水温垂直分布比较均匀外，其余月份都存在不同程度、强度、厚度的温跃现象，垂向上表现了明显的三层结构：湖上层、温跃层和湖下层，温跃层的平均深度为22.4 m。抚仙湖50 m以浅水层中溶解氧较丰富，一般为7 mg/L；

5、0 m以深水层中溶解氧随深度增加而递减，大多为4～5 mg/L；底层水中溶解氧贫乏，仅为0.8 mg/L（金相灿等，1995）。

图9-5 坦噶尼喀湖湖水分层特征

如果湖水分层不是由温度梯度而是由盐度引起的，那么分隔上下水层之间是盐跃层。Demaison等（1980）在描述缺氧的分隔盆地时以黑海作为典型实例。黑海是世界上最大的缺氧的陆地封闭盆地，其具有正的水平衡，超量的淡水外流造成表层水相对低的盐度。结果形成一个稳定的盐跃层，这也是充氧水体与缺氧水体的界限所在。缺氧水体的上界面是中凸的，黑海边缘部分的该界面深度约为250 m，而至海的中央区域该界面深度上升为150 m（图9-6）。缺氧水体中包含硫化氢。所以黑海水深150～250 m以下的缺氧水体对于所有鱼类和无脊椎生物都是致命的。

图9-6 黑海水体盐度分层造成水体下层缺氧环境

黑海目前因盐度梯度导致的水体分层格局形成于距今约3000年前。在距大约22000年前黑海是一个淡水湖泊。在近11000年前，由于气候转暖冰盖退缩，地中海海面上升，海水侵入黑海。至距今约7000年前，包含硫化氢的缺氧水体开始形成。黑海水体分层、下层水体缺氧格局的直接后果就是沉积物中有机质丰度大幅度提升。形成于距今约7000年到3000年期间的大约40 cm厚的黑色纹层状富有机质泥，其有机碳含量变化从3.85%到14.95%，而在更早的形成于充氧条件下的沉积物中，有机碳含量变化从0.65%到0.69%。黑海近3000年以来形成的沉积物是由白色颗石藻与黑色富有机质泥交替组成的软泥，其有机碳含量仍较高，为大约1%～6%。

对于湖泊沉积环境而言，无论何种条件下形成的水体分层，其结果都是造成湖泊水体底层的贫氧或缺氧，而贫氧或缺氧环境是有利的有机质保存条件。

前面提到根据坦噶尼喀湖现代沉积有机质的研究结果，人们认识到具有高生产力湖表层和一个长期缺氧的湖下层可能是最有利的烃源条件，因为湖泊高生产力造成了富烃源岩形成的有利的物源条件，而湖底的缺氧环境为沉积物中有机质的富集提供了有利的保存条件。

20世纪80年代，出于探索湖相富烃源岩形成的最佳环境条件，非洲现代湖泊中的有机质沉积作用曾引起许多学者的关注。当然有机质堆积作用正在进行的现代沉积盆地是理解控制烃源岩形成因素的最好场所，也是了解有机质分布与沉积相关系的最理想场所。尽管Talbot（1988）认为维多利亚湖可能为沉积绿河组的古Gosiute湖提供了一个最好的现代相似类型，但他对于该湖北部近岸区的Ibis1孔柱状样的古湖泊学研究（Talbot等，1989），直接的目的却在于解释响应晚第四纪气候变化的湖平面升降变化。由于Talbot在他的研究中应用了多项有机质分析指标，并且根据沉积物中有机质数量和质量的变化，确定随湖水深度变化发生的有机质保存条件（充氧的或是贫氧的）改变，这对于正确理解古湖的烃源条件起到了重要的启迪作用。

Ibis1孔柱状样长9.90 m，取自水深32 m的Damba Channel（图9-7）。图9-8列出了该柱状样深度6.9～9.9 m段的沉积物特征和有机质分析指标。该段沉积物底部的绝对年龄是17310±300 a.B.P.；靠上部的深度7.9 m处的绝对年龄是11710±120 a.B.P.。从该段沉积物中可以鉴别出两个间断面。其一是深度8.20 m处，证据是这里有一显著的沿岸带生长的腹足动物化石层；其二是深度8.85 m处，证据是在此见到贝壳碎片，以及沉积物颜色变化、失水龟裂和假根或虫穴痕迹。

图9-7 维多利亚湖及Ibis1孔位置

图9-8 Ibis1孔柱状样深度6.9～9.9 m层段的沉积物特征和有机质分析指标

图9-8中出示的该段沉积物中有机质指标变化大致可分为三段。下段是指下间断面（深度8.85 m）以下的沉积层，特征是沉积物中藻类（主要是葡萄藻群体）遗骸多，无定形有机质少，草质在底部较少，往上增多；HI值和TOC值在底部较高，但往上到间断面降低，δ13C值为-16.1‰～-18.4‰。中段是指两个间断面之间的沉积层，特征是沉积物中藻类遗骸和无定形有机质少，草质多，含木质和煤质；HI值低而TOC值较高，δ13C值为-16.5‰～-17.3‰。上段是指上间断面（深度8.20 m）以上的沉积层，特征是沉积物中藻类遗骸和无定形有机质都由下往上显示增多的趋势，草质则相反；HI值和TOC值较高，且往上大幅度升高，δ13C值为-21.1‰～-22.7‰。Talbot在这里将δ13C值作为有机质物源指标，由藻类和或森林木本植物产生的有机质，其δ13C值一般要比沼泽或陆地草原的C4草本植物源有机质更加偏负。

关于上述三段沉积物形成环境的解释是，下段是湖平面趋于下降阶段的产物，水体由较贫氧变为充氧。中段的沉积有机质几乎完全由惰质有机质组成，是湖滨岸沉积物的特征，意味着当时湖面比现今低35～40 m，完全是不利于富氢有机质保存的充氧环境。上段沉积物中的HI值达到400以上。在热带非洲的湖泊中，这是形成于永久性或季节性缺氧湖底环境的标志。所以上段沉积时湖水加深，直至有利于富氢有机质保存的湖底缺氧环境形成。

在这三段反映不同沉积环境的沉积物中，最值得回味的是下段和上段中所包含的藻类遗骸。两者的共同之处是都多含藻类遗骸，但其他的有机质指标都相差甚大，尤其是HI值和无定形有机质。HI值在上段中可高达581，而在中段和上段中分别为78和180；无定形有机质在中段和下段中一直为少量，而到上段则明显增多。Talbot认为从藻类和无定形有机质依次到草质，木质，再到煤质，从有机质保存能力角度而论，是一个增强的序列。伴随这一序列的氢含量指标是一个降低的序列（表9-4）。由此可见Ibis1孔柱状样深度6.9～9.9 m段的沉积物特征和有机质分析指标蕴涵了晚更新世维多利亚湖北部沉积有机质保存条件变化的信息，上段沉积物里的沉积有机质是最不易保存的，δ13C值相对偏负暗示其多属于藻类来源，而它们恰是最具有生烃潜力的组分，其富集于缺氧环境下形成的沉积物。所以上段沉积物形成时，沉积地点的水较深，生产力高，水体分层，湖底缺氧。

表9-4 氢指数变化于不同有机质类型的保存能力

尽管维多利亚湖北部Ibis1孔柱状样深度6.9～9.9 m段沉积有机质变化序列取决于气候引起的湖平面变化，但其可以被看作是湖相地层沉积有机质数量和质量纵向变化序列的一个缩影，因为长记录的古湖湖平面变化往往更多地直接受到构造和沉积因素控制，而沉积有机质数量和质量对于湖泊发育、湖平面变化的响应应当是相同的。

图9-9 坦噶尼喀湖北部湖底表层沉积物总有机碳（TOC）值

前已提及非洲现代湖泊中，坦噶尼喀湖便是典型的大型缺氧湖，湖水下层持久地缺氧，那里正在形成着富有机质的沉积物。它与维多利亚湖等其他湖泊之间有机质沉积作用的差异属于同一地区不同湖泊之间的差异。但是坦噶尼喀湖真正吸引人的地方是其本身湖底沉积有机质数量和类型分布的差异性。Huc等（1990）对于坦噶尼喀湖北部湖底表层沉积物中有机质进行的研究，是证实和理解这些差异性的实例。关于该湖北部湖底表层沉积物的总有机碳含量可达到12%的事实，Huc等认为这是综合因素的结果：①有机质较高的生产力；

②湖泊深而狭窄的几何形态和不畅的水循环；

③稳定的暖热带气候导致的持久的水体分层。图9-9和图9-10分别出示的是坦噶尼喀湖北部湖底表层沉积物的TOC值和HI值分布特征。

图9-10 坦噶尼喀湖北部湖底表层沉积物氢指数（HI）值

由图9-9中可见TOC值在湖周界的边缘地区反映的是贫有机质特征，TOC值小于1%。往湖泊中央去，TOC值在一个很狭窄的区域内急剧增加，从小于1%上升到大于2%。TOC值急变的狭窄区域，水深一般为50 m，处于温跃层的上面。对此的解释之一即是因为温跃层以上水体中溶解氧的较多存在。足够的氧使得底栖生物能够存活，并能够消耗由水表层沉降下来的有机物。另外表层沉积物会被洞穴生物混合，这种作用延长了有机质经历分解作用的时间，从而显著地减少了沉积物中有机质的含量。图9-10中的HI值在湖泊边缘明显低于湖中央，这在研究区北部和东部很明显。对于这一现象的最好的解释是，陆源有机质的输入作用的强弱变化是造成沉积物中有机质类型差异的主要原因。入湖径流带来的陆生高等植物质会降低沉积物里湖生的富氢有机质的比例。研究区北部的河口区陆源输入活跃，此地表层沉积物显示了很低的HI值。往南河流沉积输入逐渐减弱，HI值稳定地升高。

相对不同湖泊之间对比而言，同一湖泊不同区域沉积物中有机质特征的比较更有意义。因为湖泊之间不同的有机质生产力和各湖泊不同的陆源有机质的输入使得有机质特征比较变得较为复杂。如坦噶尼喀湖的初始生产力为400～500 gC/（m2·a），而维多利亚湖初始生产力为370～1460 gC/（m2·a），基伍湖初始生产力为450～770 gC/（m2·a）。如此说来用坦噶尼喀湖这样的有机质生产力变化较小，入湖径流较少的湖泊来讨论湖底表层沉积有机质分布特征及其控制因素要有力得多。结果表明不同的湖水深度、湖底环境以及不同的陆源输入作用造成沉积有机质数量和质量的极大差异。理解了这一点就有可能进一步理解为何陆相盆地内各凹陷之间烃源岩的贫富程度相差悬殊，从而加深认识研究确定富烃源岩、富生烃凹陷对于油气勘探的重要性。

研究内容

由于古湖泊学是研究湖泊系统演变的科学，所以它研究的内容范围很广。对于古湖泊学来说不仅要知道沉积物是形成于深湖，还是浅湖，氧化环境，还是还原环境，还要研究古湖泊的水体结构：湖水上下是否分层?是热分层（温度分层）还是化学分层（盐度分层）?是稳定的分层还是有季节性的回水?不仅要知道水动力强弱和沉积物粗细，还要探索湖水环流的格局如何?重力流的途径如何?有无沿岸流及等深流对沉积物的改造?不仅要知道沉积物中有机质的丰富程度，而且要追究湖泊的营养类型怎样?有没有藻类勃发?不仅要区别淡水湖相与咸水相的沉积，还要阐明湖水属哪一种矿化类型?古湖水的碱度和pH值如何?但归纳起来，不外乎集水盆地古地形与源区地质、古湖盆形态、物理古湖泊学、化学古湖泊学与生物古湖泊学五个方面的内容（表2-1）。

（一）集水盆地古地形与源区地质

集水盆地的地质、地貌、土壤、植被与气候，对湖泊沉积、湖水成分以及生物都有决定性的意义。所以含油气盆地古湖泊学研究的第一步，是开展集水盆地古地形与源区地质的研究。

集水盆地的剥蚀作用是湖泊沉积的源泉，而剥蚀速率又取决于地形和集水盆地的岩性。如我国的黄土高原剥蚀速率极高，由于黄土易于剥蚀，黄河在甘肃的支流祖厉河流域水蚀模数高达6900 t/km2（中国科学院“中国自然地理”编辑委员会，1981），按黄土平均密度1.7 g/cm3计，平均剥蚀速率可高达4059 mm/ka。集水盆地的地质条件不仅影响沉积速率，而且和气候条件一起控制着湖水的性质。我国云贵高原石灰岩丰富而使湖水矿化度和Ca离子含量高，东非裂谷因玄武岩发育而使许多湖泊具高碱度。这些化学与沉积条件又进而影响湖水中的生物群，可见集水盆地对湖泊系统的重要性。

表2-1 古湖泊学的研究内容与信息来源

现代湖泊集水盆地的范围和地形可以进行测量，但对于含油盆地井下的古湖泊沉积，要精确再造其集水盆地的古地形已无可能，但作概略的推算是可能的，而且是有益的。美国Hay等（1989）提出了“利用物质平衡再造古高度的方法”，其原理是将各地质时期里堆积在盆地内的沉积物，按照可辨认的特征“返回”到物源区，即集水盆地去，再经过一系列的校正处理，便可求出各时期集水区的“古高度”和概略的古地形图（Hay等，1989）。这种“古高度再造”法要求有各时期的沉积厚度分布图和古地质图，一旦得出“古高度”和“古地形图”后，便可以为古湖泊盆地的再造提供极为重要的依据，实际上是盆地分析中沉积充填过程模拟的一种反演。在后面的章节中，对此方法作了详细的介绍。

古湖泊集水盆地地质的研究，也是近年来石油与沉积地质学界发展新的方向。1989年6月英国地质学会的沉积组与石油组联合举办的“沉积源区研究进展”讨论会指出，源区地质的研究不仅对于构造地质学，而且对于沉积学、古气候学都有重要意义，北海等油田的实践已经证明其应用价值（Haughton等，1991）。前面说过集水盆地的古地质条件对于当时湖水的成分、沉积以及生物群都有重大影响，是古湖泊学再造中不可缺少的内容；而且只有了解集水区的地质岩性分布，才能实现将湖盆中沉积物“归回”源区的“古高度分析”。

通过源区地质和古高度分析取得的集水盆地信息和湖泊内部的信息相结合，便构成古湖泊系统再造的依据。

（二）湖盆的形态

湖盆是湖水的载体，湖盆的形态决定着湖流的格局，也控制着湖泊的沉积作用。因此研究湖盆形态，不但有利于理解古湖泊的规模大小，也有利于判断湖相沉积体系的展布，这一点，对于油气勘探尤为重要。

湖盆的形态取决于成因。在现代不同成因的11大类、76种湖泊中（Hutchinson，1957），构造湖与含油气盆地的关系最大。构造湖包括拗陷湖（如东非的维多利亚湖）、山间湖（如美国的大盐湖、我国的青海湖）和裂谷湖（如俄罗斯的贝加尔湖、东非的坦噶尼喀湖、马拉维湖等），各自具有不同的形态特色。东非裂谷近年来的物探工作展示了裂谷湖盆几何形态的规律及其对沉积布局的控制作用。整个东非裂谷系分成东西两个裂谷枝（rift branch），每枝由若干个裂谷带（rift zone）组成，裂谷带内又分为若干个半地堑式的裂谷基本单元（fundamental unit），每个单元包括几个裂谷断块（rift block）。比如坦噶尼喀湖加上相邻的河谷便构成了一个裂谷带，它由一系列方向相反的新月形半地堑相互联结而成，半地堑作为裂谷湖泊的基本单元，不仅决定了湖盆两侧地貌和沉积的不对称性，也决定了入湖三角洲与浊流的空间布局（Rosendal等，1986）。古湖泊学的一项任务，就是结合地震与钻井资料，探讨湖盆形态的构造控制及其对湖泊水文和沉积的影响。

（三）物理古湖泊学

物理古湖泊学根据沉积记录，研究湖水的温度、密度、湖流、湖水循环和分层方面的历史，首先要确定的是湖泊的封闭性和开放性。湖泊有外流型和内陆型之分。由河流、降水和地下水补给的湖水，可以通过河流外溢而为外流湖，也可以封闭不再外溢而为内陆湖。两者的地质记录多有不同：内陆湖的湖面可受气候影响而大起大落，湖水面积与湖岸位置亦随之作大幅度变动；而外流湖的湖面和岸线就比较发达稳定。湖泊的封闭和开放性，控制着沉积物的类型、湖水化学性质和湖泊生物群的演化。如只有内陆湖才形成蒸发盐岩，外流湖的沉积则通常以碎屑物为主，即使有化学沉积也限于湖泊以内，不像内陆湖可以扩展到季节性淹没的湖坪。

物理古湖泊学研究的另一重要方面是湖水的深度。虽然它不易定量测出，但可根据沉积和古生物化石标志进行定性分析。

与水深有关的是湖水的分层。湖泊由于表层受热，可以形成层状结构：表层的湖上层（epilimnion），底部的湖下层（hypolimnion）和两者之间的可能发育的温跃层。热分层现象在水深较大的湖中比较显著，而浅湖中垂直分层不明显。湖水分层对于湖底含氧、底栖生物发育和沉积中有机质的保存等都有直接影响。湖水的分层也有种种变化。夏季表层水水温比底层高，属于正温层分布。冬季表层水温比底层低，属于逆温层分布。两种相反的垂直分层，在春秋两季相互更替时湖水上下交换，便是所谓回水。寒温带的湖泊每年有春秋两次回水，称双循环湖；在高原和寒冷区表层水从不超过4℃，每年只有一次回水，属单循环湖。有些深湖的底部水体稳定，只有上部水层参加上下循环，称局部循环湖，是形成富有机质沉积，发育纹层的良好环境，与全循环湖形成对照。

湖泊中由于风力、河流等营力造成的湖水运动，湖泊的表层流和底层流，都可能影响湖底的沉积。如由浊流带入湖底的沉积，还可以受湖底等深流的搬运而扩散。上述这些都是物理古湖泊学研究的内容。

（四）化学古湖泊学

与海水相比湖水化学形成的变化幅度大得多，因此化学古湖泊学的复杂性和重要性也大得多。如果说古海洋学的关键在于洋流即其物理方面，那么古湖泊学的关键在于湖水化学。化学古湖泊学研究湖水的矿化度、化学成分、碱度、硬度和pH值等特征，对于湖泊沉积、湖泊生物和成油条件，都有十分密切的关系。

湖水中的溶解盐，主要来自集水盆地的岩石和土壤，降水中的含量微乎其微。因此集水盆地的岩性对湖水矿化度的影响极大。水流在疏松层覆盖区要比在坚硬岩石露头区的淋滤效果大得多，而地下水又比地表河水的溶解效果更强，地下水补给的湖水会得到更多的溶解盐。同时集水盆地的气候通过对岩石风化速度、植物发育程度的影响，尤其是通过降水与蒸发的比例，对湖水的矿化度起着决定性的作用。湖水的矿化度对于湖泊沉积的类型、湖泊生物群的性质和生产力高低，都有重要的影响，因此是古湖泊学研究的一个重要方面。

但是对于湖泊沉积和湖泊生物来说湖水溶解盐的成分比矿化度又更为重要。化学成分与矿化度有关，但又有十分不同的类型。淡水湖的阴离子以HCO3-为主，属重碳酸水；当矿化度增大时，水化学组分向两个不同的方向变化：中性盐湖，湖水按沉淀碳酸盐→硫酸盐→氯化物的系列演变；碱性盐湖，湖水向沉淀碳酸盐→重碳酸盐→苏打的方向演变，形成天然碱、食盐一类的蒸发盐。这两类咸水湖或盐湖在矿化度相同的条件下离子成分十分不同，相应地也有不同的化石群和成矿作用。就现代介形虫而论，淡水条件下产有玻璃介（Candona）的种、金星介（Cypris）和河星介（Potamocypris）等，向中性盐湖方向演化时，一开始分异度还比较高，随后由正星介（Cyprideis）占优势，最后只剩下美星介（Cyprinotus）的一个种，到硫酸盐沉淀时还可有个别介形虫，而盐度超过80%后便全部消失；向碱性盐湖演化时，介形虫群以湖花介（limnocythere）占优势，到碳酸盐沉淀时，也就全部消失（Carbonel等，1988）。研究表明碱性湖对于油气的生成最为有利，绿河和东非裂谷的一些湖泊均是实例。

严重影响湖泊沉积与生物的另一项化学参数是湖水的pH值，可以从日本酸性火山口湖的小于1到东非某些裂谷湖的大于11，相差悬殊。湖水pH值对于营养元素和碳酸盐等的溶解度/饱和度十分重要，pH值低的湖水中，碳酸盐溶解度大，生物壳不易形成，即使形成后也不易保存。

（五）生物古湖泊学

生物古湖泊学重点研究湖泊的生产力。对于生油岩的形成来说表层水的高生产力，可能比底层水的缺氧环境更为重要。只要生产力高，在含氧的水底也能形成生油岩。这是伦敦地质学会组织的“海相油源岩”（1983年）和“湖相油源岩”（1985年）两次国际讨论会上取得的新认识。

湖泊的初级生产力主要取决于光照率和营养元素的供应。光照率首先取决于纬度，因为高纬度区每天日照时间短、日光入射角小、生长季节短，加上冬季冰雪覆盖，不利于高生产力的形成。与极地相比热带湖泊的初级生产力可以高出两个数量级（表2-2）。同一个纬度带的湖泊除了湖水浊度和

表2-2 不同类型湖泊的年平均生产力

云量等影响外，生产力不同的主要关键在于营养物的输入。营养元素的输入取决于集水盆地的范围大小、地质条件和风化类型。集水面积大的湖泊一般海拔较低，如果气候暖湿，化学风化作用强烈，而且岩石多为富含营养元素的磷灰石、碳酸盐岩、玄武岩或流纹岩之类，就会向湖泊提供更多的营养物质，湖泊生产力可能升高。另外营养元素的再循环至关重要，浮游生物死亡后从有光带下沉，重新分解后产生的营养元素有待水体混合，重返有光带进行新的光合作用。因此季节性回水有利于发生藻类勃发，在分层深水湖泊中即使顶层的回水和混合，也会提高生产力。例如坦噶尼喀湖湖水分层，湖下层只有10%的水有季节性回水现象，因此每年10月到次年5月湖水贫养，而6月到9月有季节性上升流发生，湖水变为富养（60～200 gC/（m2·a））到超富养（＞200 gC/（m2·a））性（Katz，1995）。但是深水湖的营养元素再循环也不如较浅水湖的湖泊，同是东非裂谷两支的裂谷湖，Albert湖（水深25 m）和Edward湖（水深117 m）的年生产力比坦噶尼喀湖湖（1470 m）和Kivu湖（489 m）高三倍，原因就在此（Katz，1990）。

其实一些高生产力的古湖泊群也确实分布在当时的低纬度地区。今天的东非裂谷跨越赤道两侧，巴西晚中生代的富烃湖泊群也是在赤道到南回归线之间（Mello等，1990），而北美东部早中生代的Newark古湖群现在45°N附近，而当时也处在热带地区（Olson，1990）。

除研究生产力的高低外，古湖泊中生物生产、沉积作用、保存作用的方式和过程，也是含油气盆地古湖泊学古湖泊学研究极为重要的方面。因为这有助于理解有机质的堆积和保存，有助于理解油源岩形成的沉积学机制。当然这种研究还要与沉积学结合起来。