鄂西埃迪卡拉纪早中期碳酸盐岩地层成岩作用及其六水碳钙石假晶的古环境意义

发布时间：2019-01-14 07:30

【摘要】：埃迪卡拉纪(约635~542 Ma)是早期地球环境和生物演化的关键阶段。迄今为止,丰富的沉积地球化学或化学地层学研究数据结合沉积古地理信息和古生物化石记录等,可较好地揭示埃迪卡拉纪海洋和大气环境状态及其变化,例如海洋无机碳库的剧烈扰动(碳酸盐的碳同位素显著负漂移事件)、海水氧化还原状态空间不均一性和时间上的动态变化、海洋成氧与间歇性氧化等。然而上述研究内容均主要基于沉积过程特征,目前相对较少的报道重点关注沉积物成岩作用过程,尤其是沉积过程原始信息中叠加的早期成岩阶段信息。大部分老地层原始沉积物所经历的成岩作用相对复杂,其大部分时间处于晚期埋藏成岩阶段,这期间的成岩信息不具有古沉积环境指示意义,而且还会弱化原始沉积组构的环境指示意义;相比之下,沉积物早期成岩或自生作用阶段的产物由于其通常形成于沉积物浅表层至水—沉积物界面处,可记录同时期孔隙水甚至底层海水信息,因此可与同时期古环境变化相联系,检验或增强沉积过程信息的可靠性。本文选择埃迪卡拉纪相对特殊的两个时段或层位:“雪球地球“冰期结束后“盖帽”碳酸盐岩层位(约635 Ma)和埃迪卡拉纪冰期的潜在对应层位,因为这二个时段均以同时期剧烈的古沉积环境、古气候变化为特征。试图通过探索上述二个时段碳酸盐岩沉积物的成岩作用过程,讨论其对古环境、古气候变化的可能指示意义或反馈响应。论文聚焦鄂西地区埃迪卡拉纪陡山沱组底部和中部碳酸盐岩地层,利用地质和地球化学等多学科研究手段,对比现代海洋沉积和成岩作用原理,对陡山沱组相关碳酸盐岩成岩作用过程得出以下新认识:1.峡东地区陡山沱组“盖帽”碳酸盐岩中具有最负碳同位素组成(δ13C低至-49‰VPDB)的甲烷信号基本以充填满孔洞或裂隙等孔隙中心的亮晶方解石为主,在“盖帽”碳酸盐岩各沉积和成岩组构的相对时间序列中,属于最晚世代胶结充填物,其形成时间可能从早期成岩阶段至晚期埋藏成岩阶段,不宜作为早期成岩阶段沉积物甲烷厌氧氧化作用的充分证据。峡东陡山沱组“盖帽”碳酸盐岩上段多层方解石丛状结晶扇表现出准同生至早期成岩或自生作用阶段产物特征,其成核和生长于水—沉积物界面附近,无机碳同位素组成具有甲烷信号特征或受甲烷端元影响,可以指示沉积物孔隙水环境甲烷厌氧氧化作用的增强,并可能与“盖帽”沉积中后期海洋硫酸盐输入量增加有关。陡山沱组“盖帽”沉积物在后期埋藏成岩阶段,所含碳质物的拉曼光谱地质温度计得出其经历的古温度范围普遍小于300℃,这与前人团簇同位素地温计所指示的“盖帽”经历了最高温度近500℃的热液事件结论之间有差异,但不排除陡山沱“盖帽”成岩热历史中存在小于300℃的热液活动作用,拉曼光谱地温计古温度结果符合沉积物埋藏地温热效应。2.部分浅水内陆棚沉积环境的陡山沱组地层中部可见六水碳钙石硅质假晶分布,假晶产出特征表明其原生矿物六水碳钙石形成于沉积物早期成岩或自生作用阶段。推断六水碳钙石的最初形成除指示同时期冰水环境或近0℃低温条件外,可能与樟村坪和胡集等地陡山沱组沉积物中高磷酸盐含量对方解石等其他类型碳酸盐矿物成核生长的抑制作用有关。通过年代地层、生物地层和岩石地层等综合对比,本文将陡山沱组中部六水碳钙石假晶分布层位对应于约580 Ma Gaskiers冰期。由于六水碳钙石的形成还可能受到沉积物有机质或甲烷厌氧氧化作用增强的影响,因此间接地认为陡山沱组六水碳钙石硅质假晶成因还可能与Gaskiers冰期期间海洋有机质埋藏率增加有关系。此外,六水碳钙石假晶作为Gaskiers冰期古气候变化的矿物学证据,极大地有助于厘清埃迪卡拉纪时期部分环境和生物演化事件的相互关系,包括EN3或Shuram负漂晚于Gaskiers冰期、陡山沱组大型带刺疑源类生物群与加拿大Avalon埃迪卡拉生物群在时间上可能存在重叠等。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P534.31

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本文编号：2408457