白垩纪阿尔布期白云岩镁同位素研究

发布时间：2020-06-22 13:47

【摘要】：白云岩化在全球镁循环过程中发挥了重要作用,镁是白云岩的重要组成元素,且沉积型白云岩的镁同位素比值存在显著的自然变化。因此白云岩镁同位素组成有可能被用于指示全球镁循环和海水化学成分。但是,由于白云岩被普遍认为无法从海水直接沉淀而成,而属于成岩过程的产物。白云岩镁同位素是否可以指示同沉积海水的化学和同位素组成尚存不确定性。另一方面,白云岩常产出于碳酸盐台地环境,而局限湖盆在碳酸盐台地普遍发育,当前我们对这种环境中白云岩Mg同位素的地球化学行为仍知之甚少。因此,有必要对白云岩形成过程中早期成岩作用对其Mg同位素影响,以及在白云岩化对局限碳酸盐台地海水封闭的Mg同位素响应进行深入探讨。为了研究早期成岩过程对白云岩Mg同位素的影响,我们选取了位于以色列耶路撒冷附近的Shoresh剖面白垩纪阿尔布期Soreq组和Givat Ye'arim组的白云岩地层做系统研究。该套白云岩记录了典型的早期成岩作用,具体证据包括:(1)地层具有较大的C同位素波动现象,且白云岩δ13C值和Mn含量呈显著的负相关性;(2)白云石的d(104)值和离子有序度具有显著的变化,且白云岩的Sr含量和有序度之间呈负相关关系。白云岩的Mn含量和C同位素的负相关关系暗示白云岩初始形成于Mn(Ⅳ)还原带,其形成过程中伴随有机质的Mn还原反应以及有机碳和Mn进入碳酸盐晶格的过程。而白云石d(104)值、离子有序度、和Sr含量的变化和相关关系指示白云岩成岩过程中存在程度不一的重结晶作用。剖面白云岩的δ26Mg值变化区间为-2.28‰至-1.78‰。而白云岩的Mg同位素和Mn还原作用(δ13C值和Mn含量)及白云石重结晶作用(Sr含量和白云石有序度)的指标之间没有相关性。说明白云岩Mg同位素不受早期成岩作用影响,可以很好继承其沉积初始阶段(成岩作用的最开始阶段)的Mg同位素特征。对以色列中部Shoresh剖面的白云岩研究表明白云岩Mg同位素可以反映白云岩形成时同期海水的Mg同位素组成,在此基础之上,我们针对以色列南部地区的白垩纪阿尔布期Hevyon组地层做了详细的沉积学和Mg同位素研究。Hevyon组形成于连陆碳酸盐岩台地,属于典型的局限性盆地。对Hevyon组碳酸盐岩地层的详细野外和室内观察显示,其白云岩含量自下而上逐渐增加,并且与微生物沉积物出现及后生动物化石消失相联系,反映其沉积过程中的多次水体深度波动现象和海水补充事件。沉积相分析、地球化学指标(Ni/Co、V/Cr和Ce/Ce*)指示的厌氧还原环境以及沉积结构和C-Sr同位素组成的综合证据表明,白云岩化作用具有准同生和微生物参与的特征。该地层白云岩的δ26Mg值由地层下部的-1.99 ± 0.12‰向中部升高至-1.52 ± 0.02‰,随后镁同位素在地层上部降低至-2.06± 0.18‰。白云岩Mg同位素的波动记录了碳酸盐岩台地和广海之间连通性的周期性变化,是判断盆地局限性变化的指标。利用瑞利分馏模型,可将白云岩Mg同位素和Mg/Ca比值结合,推算出白垩纪阿尔布期的全球海水Mg/Ca比值介于1.5至1.0之间。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P597;P588.245

【参考文献】