下扬子埃迪卡拉纪晚期和寒武纪早期沉积碳酸盐岩地球化学研究

发布时间：2018-04-19 03:24

  本文选题：海相碳酸盐岩 + 埃迪卡拉纪晚期-寒武纪早期边界　； 参考：《中国科学技术大学》2017年博士论文

【摘要】：海洋沉积碳酸盐岩记录着的地球表层演化历史的重要信息,利用沉积碳酸盐岩同位素变化历史来反映海洋组成和碳循环的变化是研究古环境和古气候变化的一个重要课题。碳酸盐岩中的微量元素可以很好的反映其沉积环境和成岩历史,稀土元素配分模式可以识别沉积相,结合Y/HO-(Sm/Nd)PAAS相关性和稳定同位素的变化可以恢复沉积环境中相对海平面的变化。纯碳酸盐中具有较高海水-地壳分配系数(Kx)的元素可以记录开阔海水的组成,而具有低Kx和较短居留时间的水难溶性元素(如REE、Al、Sc和Y等)则可以记录海水组成受到陆源物质输入的影响程度。碎屑锆石的年龄可以记录地质历史时期的岩浆活动的强度和时间,通过对比碎屑锆石U-Pb年龄频谱图可以很好地识别沉积环境的物质来源。通过对华南巢湖地区汤山剖面埃迪卡拉纪晚期和寒武纪早期沉积碳酸盐岩进行高精度的碳氧同位素组成、有机碳同位素以及主微量元素和非碳酸盐物质含量的分析,可以发现碳酸盐碳同位素组成(δ13Ccarb)表现出了明显的四次正异常(DP1,LP1,LP2和BP1)和四次负异常(ECN,LN1,LN2和BN1)。在灯影组和冷泉王组的边界,碳同位素和氧同位素均出现了一次明显的降低,碳同位素最低达到-2‰(ECN),然后碳同位素组成又升高到1‰左右(LP1)。冷泉王组早期具有较低的碳同位素组成(LN1),然后在冷泉王组末期和半汤组的早期出现碳同位素组成从0‰左右(LP2)降低到-1.81‰左右(LN2),在半汤组早期又增加至1.74‰左右(BP1)。从半汤组晚期到山凹丁群早期,则表现出碳同位素组成的缓慢降低,最低值达到-2‰左右(BN1)。然而,氧同位素的变化则相对简单,仅仅从埃迪卡拉纪晚期(平均值-3.5‰左右)到寒武纪早期(平均值-6.0‰。左右)出现了一次大约2.5‰的降低,随后在寒武纪早期呈现缓慢降低的趋势。在灯影组和冷泉王组的界限上氧同位素和碳同位素负异常ECN有很好的同时性。碳酸盐岩中有机物的碳同位素(δ13Corg)则表现出了三次明显正异常(DP1、LP1和LP2)和两次明显负异常(ECN和LN1)。在埃迪卡拉纪晚期灯影组和寒武纪早期冷泉王组与半汤组早期,碳酸盐岩的δ13Corg和δ13Ccarb明显的正相关性,在半汤组上部的地层中,δ13Corg和δ13Ccarb出现了明显的脱耦。通过对汤山剖面和华南其他同时期碳酸盐岩地层的碳同位素组成的对比,确定了汤山剖面的埃迪卡拉纪晚期-寒武纪早期的边界应该是在灯影组和冷泉王组的界限上,和汤山剖面岩性的界限一致。巢湖汤山晚灯影组和早冷泉王组的白云岩的Mg同位素在误差范围内基本不变,可能反映了当时海洋Mg循环处于一个稳态条件,早前沉积的碳酸盐岩的风化是海洋Mg的主要输入来源。主量元素、XRD和SEM的分析结果表明,巢湖汤山埃迪卡拉纪晚期-寒武纪早期地层主要是原白云石,矿物颗粒较小且边界清晰,反映了快速沉积的过程。部分具有低Mg/Ca比的样品中含有大量的微小方解石聚集体,且全岩粉末δ13Ccarb低至-3.5‰,可能是由于有机物的矿化等过程所形成的自生碳酸盐。汤山灯影组中部的碳酸盐岩具有轻稀土亏损重稀土富集的稀土配分模式和高Y/Ho,反映了正常海洋沉积环境,而灯影组晚期和寒武纪早期的碳酸盐岩则具有平坦的REE+Y配分模式和低Y/Ho,表明它们是在易受到陆源影响的近海台地相中沉积形成的。水难溶性元素Sc,Al,Th和REE与非碳酸盐物质含量具有很好的正相关性,在灯影组晚期到冷泉王组早期出现明显的增加。氧同位素组成的降低和水难溶元素含量的增加指示了在埃迪卡拉纪晚期-寒武纪早期边界附近很可能存在一次近海地区来自陆源的物质输入增加的事件,与Y/Ho-δ18Ocarb相关性反映的大量淡水加入、相对海平面升高的结果一致。碳同位素的异常和水难溶性元素存在的负相关性则表示,碳同位素的负异常可能与增加的陆源输入相关。这些陆源物质中携带有大量的P,N等元素、低的13C组分和大量氧化剂,一方面有机物的矿化降低了沉积环境的DIC的δ13C值,从而造成了寒武纪早期的碳同位素负异常,另一方面为寒武纪早期中期的生物多样性的出现提供了充足的营养物质。通过对纯碳酸盐组分的Y/Ho比值和(Sm/Nd)PAAS、(Gd/Nd)PAAS相关性和稳定同位素的结果,发现巢湖汤山地区在埃迪卡拉纪晚期-寒武纪早期发生了多次的相对海平面的降低和上升事件,指示了海退和海进的过程,可能和这一时期的超大陆活动有关。发生在半汤组的海进过程使得汤山地区又重新和开阔海洋联通,可以发生同位素和物质的交换,造成了碳酸盐岩的δ13Corg和δ13Ccarb的脱耦,这对我们认识新元古代溶解有机碳储库存在的时间和空间尺度提供了新的认识,部分地区发现的寒武纪早期碳酸盐岩的δ13Corg和δ13Ccarb的耦合关系可能用作说明溶解有机碳储库的消失。对灯影组碎屑锆石的U-Pb年龄和微量元素的分析发现,灯影组沉积的时代不早于585±14Ma。同时碎屑锆石的U-Pb年龄记录了四次明显的岩浆活动,特别是～800Ma新元古代的年龄较多,反映的是当时Rodinia超大陆裂解所造成的剧烈和大范围的岩浆活动。通过对比华南和华北碎屑锆石年龄频谱图的比研究发现,巢湖汤山地区埃迪卡拉纪晚期-寒武纪早期的主要物源区是华南陆块。
[Abstract]:The changes of ocean composition and carbon cycle have been studied by using the history of isotopic variation of sedimentary carbonate rocks . The elements in carbonate rocks can reflect the sedimentary environment and the history of diagenesis . The isotopic composition of 未13Corg and 未13Clays in the late cold spring king group and early cold spring king group has been reduced to about 1 鈥，

本文编号：1771377