碳酸盐岩中元素分布相关性对沉积氧化还原条件的指示

发布时间：2020-07-21 22:33

【摘要】：沉积环境氧化还原条件与大气氧含量直接关联,是古环境研究的重要内容。浅水碳酸盐岩在地表广泛分布,获取其中赋存的与沉积氧化还原条件相关的信息对示踪地球演化关键期大气氧含量有重要意义。目前业已建立的相关指标包括I/Ca、Ce含量、S同位素,以及活性Fe与总Fe的比值等。然而,这些指标均存在一定的不足。为了能更好地厘清沉积氧化还原条件,改进现有指标或发展新的指标就变的尤为必要。距今约260 Ma的中二叠(瓜德鲁普)世发生了一期全球性生物灭绝事件,前人的研究表明海水缺氧与生物灭绝具有同步性,因此海水缺氧可能是导致生物灭绝的重要原因。研究采集了昆明西郊中二叠统茅口组(P_(2m))碳酸盐岩,通过微古化石、碳同位素和磁化率证据确定生物灭绝层,在此基础上利用基于同步辐射的X射线荧光(μXRF)和激光剥蚀-电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)对生物灭绝层和非生物灭绝层样品开展了微量元素微区分布和含量测定,通过分析元素分布及含量相关性,建立指示沉积环境氧化还原条件的地球化学新指标。通过μXRF实验发现,在生物灭绝层之下的地层中,As与Fe及Ce与Mn在有孔虫化石中的分布呈现一致性,拉曼结果显示As与Ce的分布不受有机质和硫化物制约;在生物灭绝层中,这种相关性消失,而As的分布受有机质制约。LA-ICP-MS分析结果显示与非生物灭绝层相比,生物灭绝层中Ce与Mo的含量降低,V与的含量升高;在非生物灭绝层Ce与Cr、Mn、Mo正相关,在非生物灭绝层相关性消失。研究结果证实了沉积环境由非生物灭绝期氧化条件到生物灭绝期还原条件的转变。在非生物灭绝期的氧化条件下,Fe与Mn的(氢)氧化物稳定存在,这些物相制约了微量元素As、V、Cr、Mo的地球化学行为;在生物灭绝期,Fe与Mn的(氢)氧化物发生还原分解,所有元素的相关性均消失。研究认为有孔虫中As与Fe及Ce与Mn分布的相关性是示踪沉积环境氧化还原条件的有效指标:As与Fe及Ce与Mn相关时,指示沉积环境为氧化条件;As与Fe及Ce与Mn不相关时,指示沉积环境为还原条件。该指标是传统Fe形态指标的重要补充,在研究地球演化关键期大气氧含量方面有比较重要的应用价值。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P588.245
【图文】：

合肥工业大学专业硕士学位论文态系统几乎完全被破坏，近 90%的海洋物种和 75%的陆地物种相继灭绝，是地史时期以来规模与影响最大的一次生物灭绝事件。二叠纪末生物灭绝事件彻底地改变了寒武纪生物大爆发以后形成的海洋和陆地生态结构、物种多样性和生物进化方向，在生命进化史上具有里程碑意义[9]。关于二叠纪末生物灭绝事件的机制在前人的研究中被先后提出，主要包括外星体撞击[10]、西伯利亚玄武岩喷发[11]、海平面降低[12, 13]、温度升高[14]、甲烷水合物的释放以及海水条件变化等[15, 16]。

第一章 绪论淀），因而海洋中的 As 主要通过铁（氢）氧化物的沉淀作用被带入沉积物中，这过程使得现代海水中 As 含量极低（平均约 1.7 μg/L）[76]。在 As 的环境效应研究方面，主要集中于部分高 As 环境及其对人类生产生活的影响，高 As 环境主要包括酸性矿山排水、还原或高蒸发盆地地下水等。酸性矿山排水中的 As 主要源于硫化物氧化分解释放，而地下水中高 As 源于多种因素，包括缺氧条件下铁氧化物还原分解释放、高 pH 值导致 As 脱附、As(Ⅴ)还原为 As(Ⅲ)时元素溶解度提高、蒸发浓缩作用等因素。

合肥工业大学专业硕士学位论文第二章 地质背景2.1 地质特征2.1.1 采样位置昆明市处于云贵高原地区，是中国云南省省会(图 2.1)。昆明市南临滇池，其余三面环山，主城区海拔约为 1900 m，区域内海拔最高点为马鬃岭，海拔高达 4247 m。海拔最低处在北部金沙江与普渡河交汇处，海拔为 695 m。昆明市总体地势呈现出南低北高，南宽北窄之势。由于地质构造的原因，山地占昆明地区总面积近 85%，山脉多呈南北走向，且分布有规模不一的盆地。滇池盆地位于昆明南部，其东西方向宽约 12 km，南北方向长近 40 km，湖面面积达 300 km2，蓄水量约 15×108m3。滇池是昆明盆地的重要组成部分同时也是全国第六大淡水湖。

【参考文献】

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本文编号：2764908