中-新太古代碳酸盐岩的锂同位素特征及其地球化学意义

发布时间：2020-10-27 22:38

　　 太古宙是地球演化的关键时期,但由于地质历史年代久远,大量的信息在漫长的地质过程遭受了破坏,给人类了解这一时期的地球演化史造成了很大的困难。本研究试图利用Li同位素地球化学对太古代海水相关的表生环境过程进行初步的限定。南非Kaapvaal克拉通是研究早期地球地壳演化和地表过程的代表性区域,我们选取了其中沉积于中—新太古代的海相碳酸盐岩样品,为准确提取其中碳酸盐矿物所记录的Li同位素信息,我们在对前人的溶样经验进行总结之后,设计验证了新的溶样方法,发现使用0.5N醋酸可有效避免碳酸盐岩中硅酸盐组分的干扰。Li同位素分析结果显示在3.0～2.9Ga期间形成的碳酸盐岩δ7Li值为～+1‰,而在2.6～2.5Ga期间,碳酸盐岩δ7Li值达到7～10‰。经过反演计算得到对应时代的海水Li同位素组成分别为～+12‰和～+20‰,均明显低于现代海水值(～+31‰),但是2.6～2.5Ga期间的海水δ7Li值要比3.0～2.9Ga时高出8‰。Li同位素是大陆硅酸岩风化的有效示踪剂,中—新太古代海水较低的Li同位素组成表明当时的风化偏向一致风化,这是由于在太古代地表温度和大气C02含量都较高的环境条件下,硅酸岩被快速剥蚀,导致河流水具有和大陆上地壳相近的δ7Li值(0～+2‰),从而最终影响到中—新太古代海水的Li同位素组成。在3.0～2.5Ga期间,海水整体温度下降以及地表不一致风化增强可能共同导致了中-新太古代海水的δ7Li值升高。通过对太古代碳酸盐的Li同位素研究能够有效反演古海水的Li同位素组成,并为了解太古代海水相关的表生环境过程提供新的信息。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：P588.245;P597;P534.2
【部分图文】：

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图１．２太古代大气中的Ｃ０２含量??Ｆｉｇｌ．２?Ｃ〇２?ｃｏｎｔｅｎｔ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ａｒｃｈｅａｎ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ??

?第１章绪论???（Ｃｈｙｂａ．，１９８７；Ｗｅｉｓｓｍａｎ．，１９８９），含水物质汇聚于地表低洼处，原始海洋中的海??水呈现酸性并高度缺氧（李三忠等，２０１５）。???－ｉｖ?■?；?＇Ｖ?？？??Ｖ－：Ｖ?．ｖ；?：；；；：？．．：■，ｖ??图１．３原始地表环境??Ｆｉｇｌ．３?Ｓｕｒｆｉｃｉａｌ?ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ?ｏｆ?ｅａｒｌｙ?ｅａｒｔｈ??（李三忠，２０１５，据?ｗｗｗ．ｈｕｄｓｏｎｆｌａ．ｃｏｍ／ｗｅｓｔＤｒｅｈｉｓｔｏｒｖ．ｈｔｍ）??在￣４．２—３．７Ｇａ期间，海水溶质以Ｍｇ２＋和硫酸盐为主（Ｉｚａｗａｅｔａｌ．，?２０１０），??地壳岩石风化产生的溶质是海洋演化的重要推动力，在没有陨石和彗星这类外源??物质输入后，海水的组成开始发生重大变化，从以Ｍｇ－Ｓ０４为主向以ＮａＣｌ为主??转变，直到３．３—３．０Ｇａ期间，海水的主要元素含量接近现代海水（Ｉｚａｗａｅｔａｌ．，??２０１０）。早期海水的盐度是现代海水的１．５—２倍（ＤｅＲｏｎｄｅｅｔａｌ．，?１９９７），高盐度??不利于高级生命形式的发展（Ｋｎａｕｔｈ．，?１９９８），也是溶解氧气的障碍。原始海洋中??Ｍｇ２＇?Ｃａ２＋、Ｓ０４２？比现代海水丰富，但在演化过程中，这些成分从海洋中优先移??除，Ｎａ＋和Ｃｒ则优先富集。??到太古代晚期，海水酸碱度与原始海水有显著差异，ｐＨ值上升到６．３—７．７??之间（ＢｌＳｔｔｌｅｒ?ｅｔ?ａｌ”?２０１６；?Ｈａｌｅｖｙ?ａｎｄ?Ｂａｃｈａｎ．，２０１７；?Ｋｒｉｓｓａｎｓｅｎ－Ｔｏｔｔｏｎ?ｅｔａｌ．，２０１８）。??受高度还原的大气环境影响，太古代的海洋仍呈现出高度的还原性，在３．
【参考文献】

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本文编号：2859167