贵州正安县奥陶系—志留系界线碳质泥岩Re-Os同位素精确厘定及其古环境反演
发布时间：2021-11-15 04:48
我国上扬子地台地区在奥陶系—志留系之交广泛发育蕴含丰富页岩气资源的五峰组—龙马溪组富有机质沉积岩。采用Re-Os同位素体系对该套沉积地层进行研究,不仅能得到精确的地层沉积年龄,同时根据Re、Os元素的富集机制,对该时期沉积环境进行有效反演,可以为这一阶段发生的地球历史上第二大规模的生物绝灭事件的触发机制提供更合理的解释。本文在贵州正安县班竹1井岩心采集11件碳质泥岩样品,岩心样品连续且完整跨越奥陶系五峰组—志留系龙马溪组界线地层,通过对该样品开展高精度Re-Os同位素研究,获得了奥陶系—志留系地层界线Re-Os同位素年龄为443.68±6.24Ma[2σ,n=7,(187Os/188Os)i=0.699±0.019,MSWD=0.55],其结果与国际地层委员会发布的年龄（443.7±1.5Ma）高度一致,为奥陶系—志留系界线年龄提供了直接、准确的年龄依据。Os同位素特征反映了大量陆源碎屑参与成岩过程、多期火山活动的发生及冰期向间冰期的转换。连续沉积地层Re-Os同位素特征的变化反映了研究区奥陶系五峰组—志留系龙马溪组沉积...
【文章来源】：岩矿测试. 2020,39(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
班竹1井岩心碳质泥岩样品采样地点示意图
为获得更精准的等时线年龄,在作图时剔除了Os初始比值偏低的16BZ-17和16BZ-19样品、误差较大的16BZ-23号样品和远离界线层的16BZ-11样品,采用剩余7件样品的Re-Os数据获得等时线年龄为443.68±6.24Ma(2σ,n=7),(187Os/188Os)i= 0.699±0.019,MSWD=0.55(图2)。与国际地层委员会发布的奥陶系—志留系界线年龄443.7±1.5Ma高度一致。通过Re-Os同位素定年法得到的界线年龄与前人通过锆石U-Pb法(445.7±2.4Ma、445.1±3.5Ma、450.1±1.6Ma、450.0±3.6Ma)[1,8,10-11],角闪石K-Ar法(435～437Ma)[31]和火山岩Rb-Sr法(450±15Ma)[32]得到的奥陶系—志留系界线年龄相比,更为直接地实现了对奥陶系—志留系界线层年龄的厘定,避免了多期火山活动对地层年龄造成的影响。与利用Re-Os同位素定年结果(449±22Ma)[26]相比,Os初始比值与Finlay等[26]得到的结果一致,但所得MSWD(0.55)和年龄不确定度(6.24)均小于Finlay等[26]所得结果,表明本文方法对地层界线年龄限定更准确,为系界线年龄提供了参考。2.2 班竹1井富有机质沉积岩Re-Os同位素精确定年的关键
第二阶段:晚奥陶世—早志留世,全球性火山喷发事件导致全球气候快速回暖,冈瓦纳冰盖消融,由冰期向后冰期或间冰期转变[46-48],海平面迅速回升,受广西运动影响,扬子地台形成了半闭塞的滞留海盆环境[18],造成五峰组沉积环境由富氧转为缺氧环境。凉水赫南特贝动物群无法适应环境变化而绝灭[14,49-50],这是第二阶段的生物绝灭。冰期之后,温暖湿润气候使化学风化作用大大加强,并将冰期时积累的大量陆源碎屑物质和淡水注入海洋,海平面的升高携带大量具有较高187Os/188Os比值的陆源碎屑进入海洋,使海水的187Os/188Os比值升高[35],导致187Os/188Os初始值随之升高。同时,较强的风化作用也将足够的营养物质通过上升洋流和陆源输入持续地带入古代海洋的表层水体,促进了海洋生物的繁荣。此时,有机质氧化分解速率降低,使得有机质具有高埋藏量和高保存率,提高了古陆棚地区的碳生产力。Re、Os在缺氧环境下以高价态络合物随有机质沉淀大量富集,体现为Re和Os含量、187Re/188Os和187Os/188Os比值的升高,这种变化的岩心长度约为1m,与沉积环境从富氧到缺氧沉积环境的改变、冰期到间冰期或冰川消融期对应。第三阶段:大规模火山活动喷发出的火山灰遮蔽阳光,气候加速变冷,海洋环境与冰期时相似[18],并一直持续到早志留世龙马溪组碳质泥岩沉积时期,Re和Os含量、187Re/188Os和187Os/188Os比值逐渐回归冰期时的水平。同时,火山喷发出的具有低放射性成因的Os尘埃汇入海洋,导致187Os/188Os初始比值降低。而在晚奥陶世末187Os/188Os初始值出现两次突然降低并呈现周期性波动,指示大规模的火山喷发事件至少为两期。
【参考文献】：
期刊论文
[1]南大巴山东段上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组钾质斑脱岩锆石U-Pb年龄及其构造意义[J]. 熊国庆,王剑,李园园,余谦,门玉澎,周小琳,熊小辉,周业鑫,杨潇. 地质学报. 2019(04)
[2]蒸馏法富集纯化Os实验条件研究及其在负离子热电离质谱测量中的应用[J]. 李欣尉,杨显德,李超,周利敏,赵鸿. 岩矿测试. 2018(04)
[3]湖南鲁塘石墨矿Re-Os同位素研究[J]. 李超,王登红,周利敏,赵鸿,李欣尉,屈文俊. 岩矿测试. 2017(03)
[4]大巴山西段上奥陶统-下志留统五峰组-龙马溪组斑脱岩锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 熊国庆,王剑,李园园,余谦,门玉澎,周小琳,熊小辉,周业鑫,杨潇. 沉积与特提斯地质. 2017(02)
[5]湘西花垣地区奥陶-志留系沉积岩稀土元素地球化学特征及地质意义[J]. 王辰,刘建朝,张海东,杨阳,杨飞,张旭阳. 矿物岩石地球化学通报. 2017(03)
[6]湖北宣恩县麻阳寨晚奥陶—早志留世龙马溪组斑脱岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 罗华,何仁亮,潘龙克,杨成,余国飞. 资源环境与工程. 2016(04)
[7]浙江长兴“金钉子”灰岩Re-Os富集机制研究[J]. 赵鸿,李超,江小均,周利敏,李欣尉,屈文俊,杜安道. 地质学报. 2015(10)
[8]川南地区五峰组—龙马溪组页岩层序地层及其对储层的控制[J]. 王同,杨克明,熊亮,史洪亮,张全林,魏力民,何显莉. 石油学报. 2015(08)
[9]Re-Os同位素在沉积地层精确定年及古环境反演中的应用进展[J]. 李超,屈文俊,王登红,周利敏,杜安道,付勇,裴浩翔. 地球学报. 2014(04)
[10]黔北下志留统龙马溪组烃源岩有机地球化学特征及其古环境意义[J]. 林家善,刘建清,冯伟明,景小燕. 沉积与特提斯地质. 2014(02)
本文编号：3496065
【文章来源】：岩矿测试. 2020,39(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
班竹1井岩心碳质泥岩样品采样地点示意图
为获得更精准的等时线年龄,在作图时剔除了Os初始比值偏低的16BZ-17和16BZ-19样品、误差较大的16BZ-23号样品和远离界线层的16BZ-11样品,采用剩余7件样品的Re-Os数据获得等时线年龄为443.68±6.24Ma(2σ,n=7),(187Os/188Os)i= 0.699±0.019,MSWD=0.55(图2)。与国际地层委员会发布的奥陶系—志留系界线年龄443.7±1.5Ma高度一致。通过Re-Os同位素定年法得到的界线年龄与前人通过锆石U-Pb法(445.7±2.4Ma、445.1±3.5Ma、450.1±1.6Ma、450.0±3.6Ma)[1,8,10-11],角闪石K-Ar法(435～437Ma)[31]和火山岩Rb-Sr法(450±15Ma)[32]得到的奥陶系—志留系界线年龄相比,更为直接地实现了对奥陶系—志留系界线层年龄的厘定,避免了多期火山活动对地层年龄造成的影响。与利用Re-Os同位素定年结果(449±22Ma)[26]相比,Os初始比值与Finlay等[26]得到的结果一致,但所得MSWD(0.55)和年龄不确定度(6.24)均小于Finlay等[26]所得结果,表明本文方法对地层界线年龄限定更准确,为系界线年龄提供了参考。2.2 班竹1井富有机质沉积岩Re-Os同位素精确定年的关键
第二阶段:晚奥陶世—早志留世,全球性火山喷发事件导致全球气候快速回暖,冈瓦纳冰盖消融,由冰期向后冰期或间冰期转变[46-48],海平面迅速回升,受广西运动影响,扬子地台形成了半闭塞的滞留海盆环境[18],造成五峰组沉积环境由富氧转为缺氧环境。凉水赫南特贝动物群无法适应环境变化而绝灭[14,49-50],这是第二阶段的生物绝灭。冰期之后,温暖湿润气候使化学风化作用大大加强,并将冰期时积累的大量陆源碎屑物质和淡水注入海洋,海平面的升高携带大量具有较高187Os/188Os比值的陆源碎屑进入海洋,使海水的187Os/188Os比值升高[35],导致187Os/188Os初始值随之升高。同时,较强的风化作用也将足够的营养物质通过上升洋流和陆源输入持续地带入古代海洋的表层水体,促进了海洋生物的繁荣。此时,有机质氧化分解速率降低,使得有机质具有高埋藏量和高保存率,提高了古陆棚地区的碳生产力。Re、Os在缺氧环境下以高价态络合物随有机质沉淀大量富集,体现为Re和Os含量、187Re/188Os和187Os/188Os比值的升高,这种变化的岩心长度约为1m,与沉积环境从富氧到缺氧沉积环境的改变、冰期到间冰期或冰川消融期对应。第三阶段:大规模火山活动喷发出的火山灰遮蔽阳光,气候加速变冷,海洋环境与冰期时相似[18],并一直持续到早志留世龙马溪组碳质泥岩沉积时期,Re和Os含量、187Re/188Os和187Os/188Os比值逐渐回归冰期时的水平。同时,火山喷发出的具有低放射性成因的Os尘埃汇入海洋,导致187Os/188Os初始比值降低。而在晚奥陶世末187Os/188Os初始值出现两次突然降低并呈现周期性波动,指示大规模的火山喷发事件至少为两期。
【参考文献】：
期刊论文
[1]南大巴山东段上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组钾质斑脱岩锆石U-Pb年龄及其构造意义[J]. 熊国庆,王剑,李园园,余谦,门玉澎,周小琳,熊小辉,周业鑫,杨潇. 地质学报. 2019(04)
[2]蒸馏法富集纯化Os实验条件研究及其在负离子热电离质谱测量中的应用[J]. 李欣尉,杨显德,李超,周利敏,赵鸿. 岩矿测试. 2018(04)
[3]湖南鲁塘石墨矿Re-Os同位素研究[J]. 李超,王登红,周利敏,赵鸿,李欣尉,屈文俊. 岩矿测试. 2017(03)
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[6]湖北宣恩县麻阳寨晚奥陶—早志留世龙马溪组斑脱岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义[J]. 罗华,何仁亮,潘龙克,杨成,余国飞. 资源环境与工程. 2016(04)
[7]浙江长兴“金钉子”灰岩Re-Os富集机制研究[J]. 赵鸿,李超,江小均,周利敏,李欣尉,屈文俊,杜安道. 地质学报. 2015(10)
[8]川南地区五峰组—龙马溪组页岩层序地层及其对储层的控制[J]. 王同,杨克明,熊亮,史洪亮,张全林,魏力民,何显莉. 石油学报. 2015(08)
[9]Re-Os同位素在沉积地层精确定年及古环境反演中的应用进展[J]. 李超,屈文俊,王登红,周利敏,杜安道,付勇,裴浩翔. 地球学报. 2014(04)
[10]黔北下志留统龙马溪组烃源岩有机地球化学特征及其古环境意义[J]. 林家善,刘建清,冯伟明,景小燕. 沉积与特提斯地质. 2014(02)
本文编号：3496065
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