三叠纪全球海水的锶同位素组成及主要控制因素_黄思静
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锶同位素地层学在奥陶系海相地层定年中的应用--以塔里木盆地塔中12井为例黄思静;石和;张萌;武文慧;沈立成【期刊名称】《沉积学报》【年(卷),期】2004(022)001【摘要】根据锶同位素地层学的基本原理,从国际上已有的锶同位素演化曲线建立了奥陶系 87Sr/ 86Sr比值-年龄数据库.利用塔里木盆地塔中12井海相碳酸盐的锶同位素分析结果,确定了该井中、上奥陶统和中、下奥陶统的界线,两个界线分别位于井深5 120 m( 87Sr/ 86Sr≈ 0.708 8,年龄为465 Ma)和4 880 m处( 87Sr/ 86Sr≈ 0.708 2,年龄为455 Ma),中、上奥陶统的界线为本文首次确定,中、下奥陶统的界线与前人利用牙形石资料确定的界线一致.塔中12井的锶同位素演化曲线说明,尽管构造运动造成的盆地抬升和近地表的大气水作用影响了上奥陶统顶部碳酸盐的锶同位素组成,但塔中12井奥陶系与上覆地层的关系基本上是连续的,奥陶系顶界的井深在4 650 m附近( 87Sr/ 86Sr≈ 0.707 9,年龄为435 Ma).【总页数】5页(P1-5)【作者】黄思静;石和;张萌;武文慧;沈立成【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学地球科学学院,成都,610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学地球科学学院,成都,610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学地球科学学院,成都,610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学地球科学学院,成都,610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学地球科学学院,成都,610059【正文语种】中文【中图分类】P597【相关文献】1.塔里木盆地塔中地区上奥陶统礁滩体基质次生孔隙成因——以塔中62井区为例[J], 孙玉善;韩杰;张丽娟;谭泽金2.锶同位素地层学在海相地层定年中的潜在价值 [J], 张萌;黄思静;张玥;陈晓东;秦志鹏3.塔里木盆地塔中19井奥陶系蓬莱坝组云灰互层段的岩性旋回特征与"顶侵型"埋藏云化模式的建立 [J], 陈永权;周新源;赵葵东;杨文静;董晨阳4.塔里木盆地塔中29井奥陶系含笔石地层 [J], 詹士高;赵治信5.R-Q因子分析在海相石灰岩岩相识别中的应用——以塔里木盆地巴楚—塔中地区奥陶系石灰岩为例 [J], 程浩;王起琮;杨奕华;李百强;宁博;景帅因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
西藏南部中白垩世的锶,硫同位素组成及其古海洋地质意义-回复西藏南部是地壳构造活跃地区之一,也是研究地球历史变迁的重要区域之一。
在这个地区,保存着丰富的古生物化石和地质记录,为科学家们研究古海洋地质提供了宝贵的资料。
其中,锶和硫同位素组成的研究,对于揭示古海洋的环境演变和地球化学循环具有重要意义。
首先,让我们了解一下锶和硫同位素的特性。
锶同位素主要包括四种,分别是^84Sr、^86Sr、^87Sr和^88Sr,其中^87Sr是一种放射性同位素,其半衰期为4.88亿年。
硫同位素主要包括四种,分别是^32S、^33S、^34S和^36S,其中^34S最为常见。
随着时间的推移,地球上的锶和硫同位素的组成会发生变化。
通过分析古海洋沉积物中的锶同位素组成,科学家们可以推断出地壳的物质来源和运动情况。
例如,高^87Sr/^86Sr比值通常意味着物质来源于大陆地壳,而低的比值则可能是来自海洋或上地壳的输出。
在古海洋地质学中,锶同位素比值的变化还可以揭示出地质时间的序列。
当然,锶同位素的研究不仅仅局限于古海洋地质领域,它还可以应用于研究地球化学循环和全球变化等方面。
硫同位素则主要用于研究生物、地球和大气系统间的相互作用。
硫同位素组成可以反映海洋中硫循环的变化情况。
硫可以以多种形式存在于海洋中,包括溶解态硫、游离态硫、硫酸盐等。
各种硫的同位素组成也会有所区别。
通过分析古海洋沉积物中的硫同位素组成,科学家们可以推断出古海洋中硫循环的变化,从而反映出古海洋的环境演变情况。
西藏南部地区的白垩世沉积物中的锶和硫同位素组成具有一定的特点。
目前的研究表明,该地区的锶同位素组成呈现出明显的时序性变化。
其中,横断山脉北部的沉积物中的锶同位素组成变化剧烈,显示出输入元素来自陆壳的特点。
而纵插山地区的沉积物中的锶同位素组成相对稳定,更可能表明输入元素来自海洋。
硫同位素组成的变化则可能反映了古海洋的氧化还原环境变化。
此外,锶和硫同位素组成还与其他地球化学元素的组成密切相关,通过对这些元素的综合研究,可以进一步揭示出古海洋中的地球化学过程和环境演化。
中国科学 D 辑:地球科学 2008年 第38卷 第3期: 273 ~ 283 273《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化—基于重庆中梁山海相碳酸盐的研究结果黄思静①*, Hairuo Qing ②, 黄培培①, 胡作维①, 王庆东①, 邹明亮①, 刘昊年①① 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室, 成都理工大学沉积地质研究院, 成都 610059; ② Department of Geology, University of Regina, Regina S4S 0A2, Canada * E-mail: hsj@收稿日期: 2007-10-09; 接受日期: 2008-01-11 国家自然科学基金(批准号: 40472068, 40672072)资助摘要 测试了重庆中梁山剖面晚二叠世-早三叠世60个海相碳酸盐样品的锶同位素比值, 建立了相应的演化曲线, 同时分析了这些样品的SiO 2, CaO, MgO, Mn 和Sr 含量, 以评估样品锶同位素组成对海水的代表性以及样品溶解过程的合理性. 除7个样品的Mn/Sr 比值大于2, 其锶同位素组成对海水的代表性相对较差以外, 绝大多数样品的锶同位素组成对海水都具有较好的代表性. 在已报道的晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素演化曲线中, 中梁山剖面是数据密度最大, 曲线最为完整的. 曲线总体演化趋势具有很好的全球一致性, 87Sr/86Sr 比值整体上呈现随时间变化单调上升的特征, 最小值(0.707011)位于晚二叠世, 最大值(0.708281)出现在早、中三叠世界线附近. 全球古陆植被缺乏和风化作用加剧是早三叠87Sr/86Sr 比值随时间单调上升的主要原因. 重庆中梁山剖面二叠纪/三叠纪界线是一个全球认可的界线, 界线处6个样品的87Sr/86Sr 比值仅在小数后第5位变化, 其平均值为0.70714, 与Korte 等在2006年公布的0.70715(样品来自有铰腕足壳)的二叠系/三叠系界线处87Sr/86Sr 比值一致(变化在实验误差范围内), 因而提供的二叠系/三叠系之交海水的锶同位素组成具有全球意义. 可基本确认, 二叠纪/三叠纪之交全球海水的87Sr/86Sr 比值在0.70714~0.70715之间.关键词重庆中梁山 晚二叠世-早三叠世二叠纪/三叠纪界线古海水 锶同位素组成早三叠世是二叠纪/三叠纪之交生物集体绝灭之后地球系统的一个重要变革时期, 并被认为是一个生态空白时期[1]. 由于全球早三叠世缺乏煤的沉积, 因而人们推断古陆缺乏植被的有效保护, 侵蚀作用加剧导致了地球上很多地方早三叠世都以巨厚的碎屑沉积为主[2], 如喀尔巴阡山脉西部和阿尔卑斯厚达700 m 的Werfen 群碎屑岩沉积[3]、阿尔卑斯山脉北段德意志盆地中厚达4000 m 的碎屑岩沉积[4]以及北美西部厚度200~600 m 的Moenkopi 组沉积[5]等. 与之对应的是早三叠世的碳酸盐沉积相对较少, 相应的古海水信息的获取相对困难, 因而早三叠世也是古海水锶同位素组成研究最为薄弱的地质时期. 与中生代的其他时限、以及古生代甚至前寒武纪相比, 已公布的早三叠世海水锶同位素数据十分有限, 且缺乏良好的一致性. 与世界其他地方不同的是, 中国华南早三叠世碳酸盐沉积十分发育, 这为我们研究早三叠世古海水的锶同位素组成提供了得天独厚的条件. 然而, 中国早三叠世(也包括三叠纪其他时间间隔)碳酸盐的锶同位素研究基本上是空白. 有关中国三叠纪海水锶同位素组成的研究程度远远落后于元黄思静等: 晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化274古代和古生代[6~11], 甚至落后于青藏地区的侏罗纪、白垩纪时限[12]. 这与中国三叠纪海相地层的发育程度、二叠纪/三叠纪界线的研究水平以及人们对晚二叠世—早三叠世重要地质事件的关注程度极不相称.图1(a)是McArthur 等[13]汇集2001年以前所公布的44个晚二叠世-早三叠世海相碳酸盐锶同位素组成数据, 通过LOWESS 拟合(Locally Weighted Regres-sion Scatter plot Smoother, 局部加权回归散点平滑法)获得的晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素演化曲线, 曲线中显然缺乏早三叠世末-中三叠世初的锶同位素数据, 该时间间隔(地质年龄按Young 等[14]的地质年代表)的锶同位素变化趋势显然是通过已有数据(包括中三叠世数据)外推的, 因而置信范围的区间很大, 可信度也很低, 曲线中87Sr/86Sr 演化的最小值在258Ma 左右的晚二叠世, 最大值在245 Ma 左右, 二叠纪/ 三叠纪的界线(251 Ma 左右)处于87Sr/86Sr 比值的上升区间, 相应的87Sr/86Sr 比值在 0.7075左右.图1(b)是Korte 等[2]2003年公布的早三叠世27个牙形石的锶同位素数据, 虽然早三叠世末的锶同位素数据相对较多(地质年龄按Young 等[14]的地质年代表), 但数据的密度显然不够, 早、中三叠世87Sr/86Sr 演化的最大值出现在242 Ma 附近; 虽然二叠系/三叠系的界线也出现在251 Ma 左右的87Sr/86Sr 上升区间, 但界线附近87Sr/86Sr 比值的变化范围显著低于McArthur 等[13]的曲线, 变化在0.7073~0.7074之间;另外, 根据已有的演化曲线[13](图1(a))和新近关于二叠纪全球海水锶同位素组成的研究成果[15], 我们可以推测图1(b)数据点A 和B 之间应存在87Sr/86Sr 的极小值, 其年龄应在260 Ma 附近, 但遗憾的是后者的研究没有涉及到三叠纪.从已公布的晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成和相应的演化曲线来看, 存在如下问题: 1) 已获得的早三叠世数据很少, 已有的数据难以建立完整的演化曲线; 2) 虽然人们极为关心二叠系/三叠系之交海水的锶同位素组成, 但已公布的数值变化范围很大, 分别是0.7073~0.7074[2]和0.7075[13], 而最新研究成果表明该数值为0.70715[15]; 3) 早、中三叠世界线处的87Sr/86Sr 最大值所对应的年龄值差别较大, 分别是242[2]和245 Ma [13]; 4) 晚二叠世的87Sr/86Sr 最小值仍然存在差别[13,15], 因而该最小值所对应的地层和相应的年龄值需要进一步研究.在重庆中梁山地区, 前人已做了大量的研究, 尤其引人注目的是有关二叠系/三叠系界线的研究[16,17]. 这些研究主要集中于地球化学(包括稀土元素特征)[1,18,19]、黏土层组成[20~22]、生物地层学[23~27]以及沉积相[28,29]等. 然而到目前为止, 有关中国南方晚二叠世-早三叠世碳酸盐的锶同位素组成及演化特征的研究仍是空白. 和中国华南其他地区一样, 重庆中梁山剖面的二叠系/三叠系界线已得到国际同行的认可, 同时其碳酸盐岩地层发育较好. 中梁山海相碳酸盐图1(a) 经LOWESS 拟合的晚二叠世-早三叠世海水锶同位素的演化曲线(据文献[13]); (b) 晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成(据文献[2]). 图中锶同位素的演化趋势线是本文加的. 地质年龄均按文献[14]中国科学 D 辑: 地球科学 2008年 第38卷 第3期275锶同位素组成和演化研究对人们更好了解晚二叠世-早三叠世古海洋事件有着重要的意义.1 采样剖面、样品、实验方法和分析结果研究剖面位于重庆市西南的中梁山(图2), 作为剖面中最为关键的地质界线—二叠系/三叠系界线是一很容易在野外识别的直观界线(图3). 二叠系长兴组顶部是含燧石结核的含生物碎屑微晶灰岩, 三叠系飞仙关组是紫红色泥质微晶灰岩, 其间有厚约1m 的过渡带, 存在至少3层灰白色黏土岩. 前人的研究表明, 该黏土岩的黏土矿物主要是规则混层伊利石/蒙皂石[21], 并含有较多的自形锆石、自形六方双锥图2 工作剖面地质略图和地理位置图1. 地质界线;2. 工作剖面;3. 断层;4. 上二叠统长兴组;5. 下三叠统飞仙关组;6. 下三叠统嘉陵江组;7. 中三叠统雷口坡组;8. 上三叠统须家河组; 9. 剖面位置图3 重庆中梁山二叠系/三叠系界线(a) 显示二叠系/三叠系界线处岩性的急剧变化, 由二叠系长兴组的灰色的含燧石、含生物微晶灰岩变为三叠系飞仙关组的黄灰色-紫红色泥质微晶灰岩; (b) 二叠系/三叠系界线处 (二叠系/三叠系过渡带) 的放大, 显示过渡带存在至少3层灰白色黏土岩, 前人[21,22]报道主要由规则混层伊利石/蒙皂石组成, 并已证实为同期火山物质蚀变产物黄思静等: 晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化276石英、火山球粒等物质[22], 因而它们和华南其他地方(如浙江长兴煤山和四川广元上寺)报道的界线黏土岩的成因一样, 是同期火山物质蚀变产物, 并具有等时性.除3个雷口坡组的样品为微晶白云岩以外, 其余样品均为微晶灰岩, 所有用于分析的样品都进行了薄片鉴定(包括铁氰化钾染色分析)和阴极发光检测, 大多数样品都不具阴极发光或只具弱的阴极发光, 铁氰化钾染色分析表明样品的这种弱(或无)阴极发光性主要是由于其较低的Mn 含量造成的[30]. 借助双目镜对用于锶同位素分析的样品进行了细致的分拣, 尽可能地回避了方解石脉和亮晶方解石胶结物. 样品经挑选后粉碎至200目, 缩分成3份, 除1份留作备用外, 另外两份分别用作SiO 2, CaO, MgO, Mn, Sr 含量和87Sr/86Sr 比值测试.锶同位素分析由中国科学院地质与地球物理研究所完成, 取70 mg 左右粉碎至200目的样品, 用0.8 mol/L 的HCl 于Teflon 杯中溶样(2h), 离心后清液通过AG50W ×12(H +)阳离子交换柱, 以HCl 作淋洗剂, 分离出纯净的锶, 锶同位素测量在MAT262固体同位素质谱计上进行. 全流程空白本底约为(2~5) × 10−10 g, 误差以2σ (±)表示. 对NBS 标样的测定结果为0.710254 ± 16(2σ ), 标准化值86Sr/88Sr = 0.1194.SiO 2, CaO, MgO, Mn 和Sr 含量分析由四川省地质矿产局华阳地矿检测中心完成. SiO 2, CaO 和MgO 含量由常规化学分析方法测试, 检测限为1%, 误差分别为2%, 5%和5%; Mn 和Sr 含量由原子吸收光度法测试, 检测限分别为5×10−6和42×10−6, 误差分别为13%和14%.全部样品的锶同位素分析结果列于表1中, 表中同时给出了这些样品相应的SiO 2, CaO, MgO, Mn 和Sr 的含量, 供人们在使用这些锶同位素数据时评估其对海水的代表性和数据的可用性.2 样品锶同位素组成对海水代表性的评估成岩蚀变是影响碳酸盐样品锶同位素组成对海水代表性的主要因素. 已有的研究表明, 在全岩样品中, 微晶灰岩等细结构碳酸盐往往具有较低的成岩蚀变性和对原始海水较好的代表性, 其很低的孔隙度和渗透率有利于降低沉积组分与成岩流体的交换[31]. 在缺乏化石、尤其是缺乏腕足类化石的地层中, 细结构的微晶灰岩也成为人们研究海相碳酸盐锶同位素组成的良好材料[32~35]. 已有大量研究讨论海相碳酸盐的成岩蚀变问题[30,31,36~39], 研究结果表明, 海相碳酸盐的成岩过程是一个锰的获取过程和锶的丢失过程[30,40], 造成这种现象的原因与以下几个因素有关: 1) 碳酸盐岩成岩流体(孔隙流体或大气水)具有比沉积流体(海水)更高的锰含量, 但具有更低的锶含量[41,42]; 2) 化学动力学效应, 这里主要指海相碳酸盐矿物沉积过程与成岩过程有关的化学反应速度的巨大差别, 以及Mn 和Sr 两种元素在CaCO 3中分配系数变化范围的巨大差异[30,40]; 3) 晶体化学因素, 主要控制因素是Mn 更容易取代方解石(或白云石)中的Ca(也包括Mg), 而难于取代文石中的Ca, 而Sr 则更容易取代文石中的Ca 而难于取代方解石(或白云石)中的Ca, 因而从海相沉积文石到成岩方解石的转变过程中, 碳酸盐矿物可以获得更多的Mn 而失去大量的Sr. 沉积海相碳酸盐矿物、或成岩蚀变性较弱的海相碳酸盐矿物应具有较高的Sr 含量和较低的Mn 含量, 或具有较低的Mn/Sr 比值. 基于此, 海相碳酸盐矿物的Mn 和Sr 含量或Mn/Sr 比值也成为人们用以判断其成岩蚀变强度、或判断其对海水信息代表程度的有效方法之一[30,43~45].分析结果(表1)表明, 中梁山剖面晚二叠世-早三叠世60个海相碳酸盐样品中, 57个样品的锶含量都在250×10−6以上, 最大值为2655×10−6, 平均值为979×10−6, 3个锶含量小于250×10−6的样品均为微晶白云岩(MgO 含量接近20%), 其较低的锶含量在很大程度上与锶在白云石中较低的分配系数有关(并不能说明其不是海水中准同生交代作用产物). 绝大多数样品的锶含量都显著大于Derry 等[46]建议的进行锶同位素地层学研究样品所需Sr 含量的最小值(200×10−6), 因而从锶含量的角度来说, 绝大多数样品都是进行锶同位素分析的良好材料.样品的87Sr/86Sr 比值和Mn 含量之间也没有显示出相关性(图4(a)), 一些Mn 含量较高的样品并不具有很高的87Sr/86Sr 比值, 说明成岩过程对样品87Sr/86Sr 比值影响较小. 尽管如此, 从样品的Mn/Sr比值来说, 仍有7个样品大于2, 如果按Kaufman 等[37,38]建议的海相碳酸盐锶同位素地层学研究样品中国科学 D 辑: 地球科学 2008年 第38卷 第3期277图4 样品87Sr/86Sr 比值及Mn 和SiO 2含量投点图(a) 87Sr/86Sr 比值和Mn 含量投点图; (b) 87Sr/86Sr 比值和SiO 2含量投点图Mn/Sr 比值的上限为2~3, 这7个样品的87Sr/86Sr 比值只有参考意义, 在表1中我们将其列为应剔除的样品, 在利用绝大多数数据勾绘锶同位素演化趋势线中, 这7个样品中有4个都显著偏离演化曲线, 只有3个点子落在演化曲线上, 而其余53个Mn/Sr 比值小于2的点子基本上全都落在演化曲线上, 说明用Mn/Sr 比值来剔除样品是合理的. 总的说来, 重庆中梁山晚二叠世-早三叠世海相碳酸盐具有较高的Sr 含量和较低的Mn/Sr 比值, 其所经历的成岩蚀变较小, 对海水的代表性较好.飞仙关组尤其是飞仙关组下部的碳酸盐岩具有较高的陆源碎屑含量, 主要是赋存于微晶灰岩中的黏土矿物和泥级大小的石英和长石, 虽然这些样品所具有的Mn/Sr 比值表明其具有较低的成岩蚀变性和对原始海水较好的代表性, 但与样品处理有关的溶解过程仍可能因(铝)硅酸盐溶解造成放射性成因锶的引入, 因而我们仍需要对其溶解过程的合理性作出必要的评估. 由于古老地层中的铝硅酸盐放射性成因锶的影响会造成样品87Sr/86Sr 比值的显著增加,因而样品中SiO 2含量或CaO 含量与锶同位素比值的关系是评价溶解过程合理性的主要方法(对于石灰岩来说, 样品的SiO 2和CaO 含量间为负相关关系, 本文的数据为−0.91, 因而选择其中一种即可). 分析结果表明, 样品的87Sr/86Sr 比值和SiO 2含量之间没有显示出相关性(图4(b)), 更没有出现随样品中SiO 2含量增加, 87Sr/86Sr 比值增加的现象, 说明陆源碎屑中放射性成因的锶没有对碳酸盐的锶同位素组成造成实质性的影响, 尤其是陆源碎屑含量很高的下三叠统飞仙关组的样品(样品具有很高的SiO 2含量, 最大值达45.6%, 表1)仍然显示出87Sr/86Sr 比值随时间变化的良好趋势, 因而我们可以认为分析过程所采用的溶解方法是合理的.3 分析结果的讨论3.1 重庆中梁山晚二叠世-早三叠世海相碳酸盐锶同位素组成和演化的主要控制因素(1) 晚二叠世-早三叠世全球海水的87Sr/86Sr 比值持续上升. 已报道的全球晚二叠世-早三叠世海相碳酸盐锶同位素组成和演化趋势总体上类似, 从晚二叠世到早/中三叠世界线, 全球海水的87Sr/86Sr 比值持续上升(图1)[2,13], 上升速率超过0.001/Ma, 居显生宙之首[47]. 重庆中梁山晚二叠世-早三叠世海相碳酸盐具有与世界其他地方一致的锶同位素组成和演化趋势(图1, 5; 其中图5的二叠系/三叠系界线和嘉陵江组/雷口坡组界线的年龄值分别是(252.6 ± 0.2) Ma [48]和(239.0 ± 2.9) Ma [49], 显示全球事件对海水锶同位素组成的控制作用. 前人[2,50]已对其控制因素进行了十分中肯的研究. 在二叠系/三叠系之交的全球生物绝灭事件之后的生态萧条时间间隔中, 古陆缺乏植被的保护[2]、全球性酸雨加剧[50], 侵蚀作用加黄思静等: 晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化278表1 重庆中梁山晚二叠世-早三叠世海相碳酸盐的87Sr/86Sr 比值以及相应的SiO 2, CaO, MgO, Mn 和Sr 含量锶同位素比值样品号系组累计厚度/m87Sr/86Sr2σ (±)SiO 2/%CaO/%MgO /%Mn (10−6) Sr (10−6)Mn/Sr 备注a)L64 751.065 0.7084290.000014 3.51 34.19 17.71229 95 2.41 剔除 L62三叠系 雷口坡组 706.065 0.7080570.0000142.8931.15 19.830850.35 白云岩L61 686.065 0.7082170.000013 2.51 31.93 19.714 115 0.12 白云岩L60 666.065 0.7082210.000014 3.54 52.88 1.8110 310 0.03 L59 651.065 0.7082810.000015 4.35 47.05 5.825 290 0.09 L58 631.065 0.7081880.000024 2.49 54.74 0.8660 370 0.16 L57 621.065 0.7080830.000011 2.61 53 1.9119 1565 0.01 L56 611.065 0.7081490.000015 3.3 55.13 0.2822 435 0.05 L55三叠系 嘉陵江组 521.065 0.7079540.0000126.8650.36 0.76849100.09L54 506.065 0.7079460.000013 4.59 52.88 0.9558 1370 0.04 L53 491.065 0.7078590.000012 4.69 52.09 1.2459 855 0.07 L52 471.065 0.7078670.000013 6.36 47.71 3.0572 995 0.07 L51 456.065 0.7078410.000013 4.31 51.94 0.5650 1030 0.05 L50 446.065 0.7077570.000013 3.45 53.14 0.143 1615 0.03 L49 441.065 0.7078360.0000157.65 52.75 0.4839 1270 0.03 L48 431.065 0.7077940.000011 2.76 49.04 0.6667 1285 0.05 L47 371.065 0.707720.00001112.28 43.61 1.24177 760 0.23 L46 356.065 0.7076510.0000138.19 48.51 0.66298 1060 0.28 L44 333.065 0.7081620.00001240.93 13.12 2.75503 130 3.87 剔除 L43 328.065 0.7077110.00001314.91 40.7 1.43491 505 0.97 L42 318.065 0.7076030.000016.06 50.5 0.28199 825 0.24 L41 310.065 0.7078650.00001232.83 22.93 2.85781 225 3.47 剔除 L40 305.065 0.7075870.0000130.15 54.87 0.1810 690 0.01 L39 303.065 0.7075990.0000130.28 55.93 0.1810 1015 0.01 L38-A 294.565 0.7075560.000011 1.01 53.68 1.7110 740 0.01 L37-B 291.565 0.7075770.0000130.62 53.68 2.0912 2655 0 L37-A三叠系 飞仙关组 291.565 0.707630.0000130.4153.41 1.911014200.01L35 261.565 0.7076080.0000130.92 55.13 0.6610 2320 0 L34 251.565 0.7076150.0000120.66 55.8 0.3810 1215 0.01 L33 239.565 0.7074850.0000139.73 46.66 0.86142 705 0.2L31 234.565 0.7073870.00001425.14 29.82 2.091238 125 9.9 剔除L30 226.565 0.7075820.00001320.23 34.96 1.141486 300 4.95 剔除 L29 211.565 0.7074930.00001436.71 19.49 2.391056 360 2.93 剔除 L28 191.565 0.7075410.00001235.06 19.75 2.67671 390 1.72 L27171.565 0.7075380.00001433.43 20.94 3.13829 380 2.18 剔除 L26 151.565 0.7074650.00001427.28 27.03 2.19582 585 0.99 L25 131.565 0.7073170.00001216.95 40.95 1.14651 655 0.99 L24 111.565 0.7072410.00001445.6 39.63 2.67421 250 1.68 L21 87.565 0.7071910.00001320.12 36.18 2.01460 1390 0.33 L20 81.565 0.7071450.00001418.73 34.99 2.57429 1430 0.3 L19 74.565 0.7071110.00001317.53 37.77 2.49392 1810 0.22 L18 68.065 0.7071250.0000218.94 36.32 2.27362 1960 0.18L17 64.065 0.7071650.00001412.09 43.2 1.43380 1935 0.2 L16 60.565 0.7070850.00001321.49 31.28 2.95565 510 1.11中国科学 D 辑: 地球科学 2008年 第38卷 第3期279表1(续)锶同位素比值 样品号系组累计厚度/m87Sr/86Sr 2σ (±)SiO 2/%CaO/%MgO /%Mn (10−6)Sr (10−6)Mn/Sr备注a)L15 59.065 0.7071760.00001120.12 39.62 0.56670 1410 0.48L14 59.055 0.7071350.000012L13 58.975 0.7071410.00001217.06 43.33 0.28628 910 0.69L11 58.795 0.7071890.00001137.29 27.83 0.76393 625 0.63 L9 58.485 0.7071220.00001211.08 48.24 0.66471 980 0.48 L7 58.375 0.7071230.0000118.74 50.5 0.48479 1130 0.42 L6二叠/三叠系过渡带58.195 0.707130.00001310.4648.64 0.1836915500.24L4 57.2 0.7071110.00001317.94 44.66 0.38282 1425 0.2 L3 56.4 0.7070480.00001316.07 45.85 0.5677 1410 0.05 L2 55.6 0.7071050.0000157.71 50.5 0.2867 1650 0.04 L1 54.8 0.7070810.000014 1.95 53.8 0.2839 1045 0.04 Z9二叠系长兴组50 0.7070750.0000121.84 51.822.745 1000 0.05 Z6 37 0.7070530.000013 1.33 54.86 0.5152 1659 0.03 Z5 27 0.7070110.000013 1.4 53.58 1.1105 1620 0.06 Z4 17 0.7070610.0000140.51 44.02 1.6478 1278 0.06Z2 0 0.7071120.000012 2.04 54.16 0.25685 1113 0.62a) 被剔除样品为Mn/Sr>2的样品, 三个白云岩中一个因Mn/Sr>2已被剔除, 其余两个在表中进行了必要的标注, 供人们在使用这些锶同位素数据时参考图5 重庆中梁山晚二叠世-早三叠世海相碳酸盐的锶同位素演化曲线二叠系/三叠系界线和嘉陵江组/雷口坡组界线的年龄值分别据文献[48]和[49], 并参见正文的有关讨论. 方块代表Mn/Sr 比值大于2的样品, 圆点代表Mn/Sr 比值小于2的白云岩样品, 菱形块代表所有其余正常样品强, 潮湿气候带陆地的扩张带来的放射性成因锶通量的增加[2]都是造成晚二叠世-早三叠世海水87Sr/86Sr 比值在海平面上升背景下持续增加的原因.全球海水的87Sr/86Sr 比值大致在早三叠世末达到上升的顶点(图1(b), 5), 接着便急剧下降. 该顶点的87Sr/86Sr 最大值指示了早三叠世生态空白时间间隔的结束, 古陆植被的重新繁盛遏制了风化速率的继续增加, 洋中脊热液活动提供的深源锶已在通量和黄思静等: 晚二叠世-早三叠世海水的锶同位素组成与演化28087Sr/86Sr 比值两个方面和由古陆风化作用提供的壳源锶平衡. 因而生态环境的恢复、尤其大陆植被的恢复是242 Ma 以后海水的87Sr/86Sr 比值开始下降的原因之一.(2) 晚二叠世全球海水87Sr/86Sr 的最小值. 晚二叠世全球海水存在古生代以来的锶同位素演化的最小值[15,51,52], 中梁山剖面的该最小值大致为0.7070左右, 随着古海水锶同位素数据的积累, 已证明该最小值位于晚二叠世(并非正好位于二叠系/三叠系界线处). 在造成该最小值的众多因素中, 二叠纪广泛的玄武岩喷发事件(如中国的峨眉山玄武岩[53]、西伯利亚的通古斯玄武岩、南非卡鲁盆地玄武岩等[54,55]、联合古大陆的解体[56]、气候干旱程度的增加[15]、新特提斯洋的开启[57,58]、中晚二叠世大规模造山运动的缺乏[15]以及古陆冰川消融的加快[15]等地质事件所造成的深源锶增加或壳源锶减少是造成全球海水87Sr/86Sr 急剧降低并最终在晚二叠世达到最小值的重要原因. 按Young 等[14]的地质年代表, McArthur 等[13]2001年得出的该最小值大致在258 Ma 左右(图1(a)), 而Korte 等[15]演化曲线的该最小值大致为261 Ma. 然而, 遗憾的是, 重庆中梁山剖面出露的最老地层仅为二叠系/三叠系之下58 m 的长兴组(表1, 图2), 在二叠系/三叠系界线之下30 m 处我们检测到了87Sr/86Sr 演化的最小值(图5), 但只检测到两个样品(表1中的Z2和Z4号样品)87Sr/86Sr 比值的升高, 因而我们不能肯定图5中的最小值是否就是全球海水晚二叠世的锶同位素最小值. 另外, 长兴阶对应的时间间隔不到 3 Ma [59], 那么中梁山剖面的该最小值应在长兴组之下的吴家坪组. 因此, 该最小值在中国是否就是位于长兴组还需要以后华南其他地区锶同位素数据的进一步积累.3.2 重庆中梁山二叠系/三叠系界线的年龄值和相应的87Sr/86Sr 比值前人[48,60]曾多次利用SHRIMP(高精度高灵敏度二次离子探针质谱仪)测试了浙江长兴煤山和四川广元上寺等地二叠系/三叠系界线黏土层中锆石的U-Pb 同位素年龄, 新近报道的界线黏土层的年龄值为(252.6 ± 0.2) Ma [48]. 由于该黏土层为同期火山物质蚀变产物, 是古、中生界之交的一重要等时面, 同时华南地区的二叠系/三叠系界线也是一容易识别的直观界线(图3), 这实际上已是国际上承认的二叠系/三叠系界线, 因而我们测试获得的界线处碳酸盐样品的87Sr/86Sr 比值应代表了二叠系/三叠系之交海水的87Sr/86Sr 比值. 我们在界线附近进行了必要的加密采样, 在厚约1 m 的过渡带中, 6个样品的87Sr/86Sr 比值变化在0.707122~0.707189之间, 变化范围仅限于小数后第5位(这已接近中国仪器的分析测试精度范围), 平均值0.707140. 意大利西西里岛二叠系/三叠系界线附近0.46 Ma (其公布的样品年龄值为250.45~ 250.91 Ma)时间间隔中6个牙形石数据的87Sr/86Sr 比值变化在0.707270~0.707485之间[2] (显然也在界线附近进行了加密采样, 图1(b)), 平均值为0.707385. 中梁山二叠系/三叠系界线附近的87Sr/86Sr 比值显著小于意大利西西里岛的6个牙形石数据, 更小于McArthur 等[13]拟合曲线中的87Sr/86Sr 比值(0.7075左右, 图1(a)). 我们难于评价哪一个87Sr/86Sr 比值更能代表二叠系/三叠系之交全球海水的锶同位素组成, 但造成这种差别的原因可能有这样几个: 1)三个曲线所涉及的界线并不完全等时; 2) 成岩蚀变的影响, 无论是大气水的影响还是孔隙流体的影响, 多数情况下都会带来放射性成因的锶并造成样品的87Sr/86Sr 比值增加, 因而我们样品所受到的成岩蚀变的影响可能相对较小; 3) 地方性事件的影响, 由于重庆中梁山(包括华南其他地方)二叠系/三叠系界线附近存在广泛的火山活动以及上扬子地区二叠纪广泛的玄武岩喷发等地方性事件(峨眉地裂运动[53])可能是造成中梁山地区二叠系/三叠系界线附近87Sr/86Sr 比值小于世界上其他地区的主要原因. 浙江长兴煤山二叠系/三叠系界线黏土层泥质岩初始锶比值为0.70384[50], 显著低于当时的全球海水值, 也说明在二叠系/三叠系之交的中国扬子海确实受到了广泛火山事件提供的深源锶的影响. 然而, 新近公布的二叠系/三叠系界线处有铰腕足壳的87Sr/86Sr 比值为0.70715[15], 这与我们公布的中梁山二叠系/三叠系界线处0.70714的87Sr/86Sr 比值非常一致, 这种差值已在分析测试精度2σ (±) 的变化范围之内(表1), 显示全球事件对海水锶同位素组成的控制作用以及海水锶同位素组成只是时间函数这一锶同位素地层学原理的科学性. 同时也说明, 我们提供的二叠系/三叠系界线处海水中国科学 D 辑: 地球科学 2008年 第38卷 第3期281的锶同位素组成具有全球意义, 我们基本可以确认, 二叠系/三叠系之交全球海水的87Sr/86Sr 比值在0.70714~0.70715之间.3.3 嘉陵江组和雷口坡组之间87Sr/86Sr 的最大值全球海水的87Sr/86Sr 比值大致在早三叠世末达到上升的顶点, 接着便急剧下降(图1, 5). 该顶点被认为是中、下三叠统的界线, 即安尼阶的底界. 中国南方地区中、下三叠统以“绿豆岩”(由火山碎屑蚀变而成的水云母黏土岩)为界, 其上下石膏岩的锶同位素年龄值分别为241.9 Ma(“绿豆岩”顶板)和242.2 Ma(“绿豆岩”底板)[61]; 同时黔西南中、下三叠统界线年龄值(用SHRIMP 分析火山碎屑岩中锆石)为(239.0±2.9) Ma [49]. 然而, 我们在重庆中梁山地表剖面没有找到作为中、下三叠统的界线的“绿豆岩”, 仅根据1/50000地质图确定嘉陵江组和雷口坡组的界线(图2). 尽管如此, 锶同位素演化曲线仍然在嘉陵江组和雷口坡组的界线处达到最大值,87Sr/86Sr 比值为0.708281, 与前人的0.708219的最大值具有良好的一致性[2]. 同时也说明, 重庆中梁山剖面存在厚约100 m 的雷口坡组地层是可信的.4 结论(1) 对重庆中梁山剖面晚二叠世-早三叠世60个海相碳酸盐样品进行了锶同位素比值测定和相应的成岩蚀变评估, 除7个样品的Mn/Sr 比值大于2, 其锶同位素组成对海水的代表性相对较差以外, 绝大多数样品的锶同位素组成对海水都具有较好的代表性.(2) 在已报道的晚二叠世-早三叠世的锶同位素演化曲线中, 中梁山剖面是目前数据密度最大, 曲线最为完整的, 87Sr/86Sr 比值从晚二叠世到早三叠世整体上呈现单调上升, 最小值(0.707011)位于晚二叠世末(中梁山剖面二叠系/三叠系界线之下30 m), 最大值(0.708281)出现在早、中三叠世界线附近.(3) 曲线的总体演化趋势具有很好的全球一致性, 二叠纪/二叠纪之交生物绝灭事件之后的全球古陆植被缺乏、酸雨以及相应的风化作用加剧是早三叠世87Sr/86Sr 比值单调上升的主要原因.(4) 重庆中梁山剖面二叠系/三叠系界线是一个全球认可的界线, 界线处6个样品的87Sr/86Sr 比值仅在小数后第5位变化, 其平均值为0.70714, 与Korte 等[15]在2006年公布的0.70715(样品来自有铰腕足壳)的二叠系/三叠系界线处87Sr/86Sr 比值一致(变化在实验误差范围内), 说明我们提供的二叠系/三叠系之交海水的锶同位素组成具有全球意义, 我们基本可以确认, 二叠系/三叠系之交全球海水的87Sr/86Sr 比值在0.70714~0.70715之间.(5) 中国华南地区是世界上晚二叠世-早三叠世海相地层发育最好的地区之一, 具有解决该时间段一些古海洋学问题得天独厚的条件: 如中国扬子海晚二叠世的锶同位素最小值是出现在长兴组还是吴家坪组, 其年龄值是多少, 是否有别于世界其他地区, 华南的地方性事件(如广泛的火山作用)对古扬子海的二叠系/三叠系之交海水87Sr/86Sr 比值有多大影响等,这些问题都有必要进一步积累更多海相碳酸盐锶同位素数据和进行更深入的研究.致谢 吴素娟、裴昌蓉参加了野外工作; 三位匿名专家为本文提供了建设性意见, 特此致谢.参考文献1 黄思静. 上扬子二叠系-三叠系初海相碳酸盐岩的碳同位素组成与生物绝灭事件. 地球化学, 1994, 23(1): 60—682 Korte C, Kozur H W, Bruckschen P, et al. Strontium isotope evolution of Late Permian and Triassic seawater. Geochim Cosmochim Acta, 2003, 67: 47—623Broglio L C, Neri C, Posenato R. The Werfen Formation (Lower Triassic) in the Costabella Mt., Uomo section. In: Italian IGCP 203 Group. Field Guide-book: Field Conference on Permian and Permian-Triassic Boundary in the South-Alpine Segment of the Western Tethys. Brescia: Società Geologica Italiana, 1986. 116—133 4Lepper J, Röhling H G. Buntsandstein. Hallesches Jb. Geowiss. B, 1998, 6: 27—34。
龙门山泥盆纪腕足化石锶同位素组成特征及其古环境意义程红光;李心清;袁洪林;黄思静;王克卓【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2009(38)2【摘要】生物成因的海相碳酸盐岩中Sr同位素组成与演化是目前研究古海平面变化、造山运动以及古气候变化的主要工具,在海相地层定年及全球等时对比研究中发挥着重要作用.对四川龙门山泥盆纪剖面腕足化石Sr同位素组成进行了研究.保存鉴定结果显示:腕足化石壳体结构保存完整;阴极射线照射下壳体不发光或部分壳体呈微弱橙黄色;大多数壳体微量元素Mn<250;μg/g、Sr>400μg/g.表明腕足化石保存完好,后期成岩作用影响微弱.锶同位素结果显示:龙门山泥盆纪Sr同位素演化同全球泥盆纪Sr同位素演化基本一致,表明龙门山泥盆纪Sr同位素演化受全球性变化影响.早泥盆世较高Sr同位素比值(甘溪组0.708437)可能是受加里东造山运动的影响,大量古陆的出露,风化作用的加强所致.其后的缓慢下降可能受海平面上升古陆面积缩小的影响.中泥盆世Sr同位素组成低值平台显示着幔源Sr和陆源Sr(风化作用较弱)输入量之间的平衡.随后的Sr同位素组成的上升可能是受中泥盆世开始温度上升的影响,致使风化作用的加强所致.【总页数】8页(P187-194)【作者】程红光;李心清;袁洪林;黄思静;王克卓【作者单位】中国科学院,地球化学研究所,环境地球化学国家重点实验室,贵州,贵阳,550002;中国科学院研究生院,北京,100049;中国科学院,地球化学研究所,环境地球化学国家重点实验室,贵州,贵阳,550002;西北大学,大陆动力学国家重点实验室,陕西,西安,710069;成都理工大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都,610059;新疆地质调查院第一地质调查所,新疆,乌鲁木齐,830011【正文语种】中文【中图分类】P597【相关文献】1.龙门山泥盆纪锶同位素演化曲线的全球对比及海相地层的定年 [J], 黄思静;石和;张萌;武文慧;沈立成2.泥盆纪海水的碳、氧同位素变化——来自腕足化石的同位素记录 [J], 程红光;李心清;袁洪林;王克卓3.泥河湾盆地第四系有孔虫化石群锶同位素及其古环境意义 [J], 王世杰;刘秀明;贾玉鹤;董利敏;季红兵4.龙门山泥盆纪层序地层的碳、锶同位素效应 [J], 郑荣才;刘文均5.四川龙门山中段地区泥盆纪的双壳类化石 [J], 苟宗海;石和因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
上扬子晚古生代海相地层锶同位素曲线的LOWESS拟合
黄喻;黄思静
【期刊名称】《矿物岩石》
【年(卷),期】2009(29)1
【摘要】目前仍难以有一种具体的函数关系来描述随时间或随地层厚度变化的地
质数据,LOWESS方法被证明是拟合这类数据的较为有效的方法。
采用LOWESS 方法对我国上扬子地区晚古生代98个海相碳酸盐的锶同位素数据进行科学的拟合,使拟合得出的曲线具有更好的全球可对比性,从而提高我国锶同位素地层学的研究水平,并使之与相应的国际研究接轨。
同时,还从数学角度讨论参数回归和非参数回归的区别,并对影响拟合结果的两个参数和误差范围进行讨论。
【总页数】6页(P74-79)
【关键词】LOWESS拟合;地质数据;锶同位素;上扬子;晚古生代
【作者】黄喻;黄思静
【作者单位】成都理工大学信息管理学院,四川成都610059;成都理工大学油气藏
地质及开发工程国家重点实验室、成都理工大学沉积地质研究院,四川成都610059
【正文语种】中文
【中图分类】O212.7
【相关文献】
1.龙门山泥盆纪锶同位素演化曲线的全球对比及海相地层的定年 [J], 黄思静;石和;张萌;武文慧;沈立成
2.锶同位素地层学在奥陶系海相地层定年中的应用--以塔里木盆地塔中12井为例[J], 黄思静;石和;张萌;武文慧;沈立成
3.上扬子地台区晚古生代海相碳酸盐岩的碳,锶同位素研究 [J], 黄思静
4.LOWESS在锶同位素地层学中的应用 [J], 张萌;黄思静;谢国刚;王麒翔;侯杰
5.西藏岗巴晚白垩世锶同位素曲线的地层学意义及问题讨论 [J], 石和;黄思静;沈立成
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西藏南部晚白垩世厚壳蛤的锶同位素年龄标定黄思静;石和;张萌;武文慧;沈立成;黄成刚【期刊名称】《地球科学:中国地质大学学报》【年(卷),期】2005(30)4【摘要】沉积岩样品年龄的直接标定是沉积学与地层学研究的难点之一.由于锶在海水中的残留时间(≈106a)大大长于海水的混合时间(≈103a),因而同一时间全球海水的锶元素在同位素组成上是均一的,并造成地质历史中海水的锶同位素组成是时间的函数,这是锶同位素地层学(SIS)的基本原理和利用锶同位素地层学进行海相地层定年的理论基础.本文根据锶同位素地层学的基本原理,测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤化石的锶同位素组成,尝试对这些化石进行了年龄标定,4个样品分别位于剖面累计厚度381,362,358和296m处,其87Sr/86Sr比值分别为0.707832,0.707769,0.707768和0.707695,年龄的标定结果分别是65.68,69.34,69.39和72.32Ma,定年的平均误差为±1Ma左右.研究结果表明,锶同位素地层学在海相地层定年方面具有潜在价值.【总页数】6页(P437-442)【关键词】西藏南部;晚白垩世;厚壳蛤;锶同位素地层学;海相地层定年【作者】黄思静;石和;张萌;武文慧;沈立成;黄成刚【作者单位】成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】P53【相关文献】1.西藏南部晚白垩世厚壳蛤不同壳层的地球化学特征及其对古海洋信息的保存性[J], 黄思静;卿海若;胡作维;吴素娟;孙治雷;裴昌蓉2.西藏南部中白垩世的锶,硫同位素组成及其古海洋地质意义 [J], 尹观;王成善3.西藏岗巴晚白垩世-古近纪早期锶同位素地层 [J], 王曦;万晓樵;李国彪4.西藏南部晚白垩世坎潘期碳同位素偏移及其意义 [J], 李祥辉;H. C. Jenkyns;王成善;胡修棉;赵兵;黄永建5.西藏岗巴晚白垩世锶同位素曲线的地层学意义及问题讨论 [J], 石和;黄思静;沈立成因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
100Ma来海水的锶同位素组成演化与控制因素简介锶同位素是地球化学研究中常用的示踪剂之一,可以用于研究海水中的成分演化和古海洋环境的变化。
本文将探讨100Ma来海水的锶同位素组成演化情况,并综合考虑可能的控制因素。
100Ma来海水的锶同位素组成演化海洋地球化学演化背景在100Ma之前的时间尺度上,地球经历了多个重要地质事件,如大陆漂移、海洋板块构造的变化等。
这些地质事件对海洋环境和成分有着重要影响。
海水中的锶同位素组成锶同位素主要有四种,分别是84Sr、86Sr、87Sr和88Sr。
其中,^86Sr是稳定同位素,占海水中锶的绝大部分。
锶同位素组成演化根据研究表明,100Ma来海水的锶同位素组成演化经历了多个阶段。
1.第一阶段:发源岩的影响在100Ma之前,发源岩的岩石风化作用对海水锶同位素组成的演化具有重要影响。
尤其是碳酸盐岩的风化,对海水锶同位素组成的变化起到了重要作用。
2.第二阶段:海洋地质活动的影响在大陆漂移和构造运动的作用下,海洋地质活动对海水锶同位素组成的演化也产生了重要影响。
海底火山喷发和构造活动会释放大量的地壳物质,导致海水中锶同位素组成发生变化。
3.第三阶段:全球气候变化的影响 100Ma之前,全球气候发生了多次大规模变化,这些气候变化对海水锶同位素组成演化也起到了重要作用。
气候变化导致的海洋温度的变化、海水盐度的变化等因素,都会对海水锶同位素组成产生影响。
4.第四阶段:生物活动的影响海洋中的生物活动也会对海水锶同位素组成演化产生影响。
例如,某些生物对不同锶同位素有选择性的吸收和富集作用,从而导致海水中锶同位素组成的变化。
控制因素影响100Ma来海水锶同位素演化的控制因素有多个,包括但不限于以下几个方面:1.地质因素:包括发源岩类型、岩石风化速率、大陆漂移和构造运动等。
2.气候因素:包括全球气候的变化、气候波动和季节性气候变化等。
3.生物因素:包括海洋中的生物活动、生物吸收和富集锶同位素的能力等。
四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统海相碳酸盐碳同位素组成与演化黄可可;黄思静;胡作维;钟怡江;李小宁【期刊名称】《古地理学报》【年(卷),期】2016(18)1【摘要】早三叠世海水的碳同位素组成与演化是二叠纪—三叠纪生物群体灭绝事件之后全球生态萧条与重建时期地球碳循环的重要记录,为地学界长期高度关注.文中测试了四川盆地宣汉渡口和重庆北碚下三叠统及相邻地层258个海相碳酸盐样品的碳、氧同位素组成,以便探讨早三叠世海水的碳同位素组成与演化.这些样品对海水碳同位素组成具有不同的保存性,飞仙关组及嘉陵江组第一、三段保存较好,而嘉陵江组第二、四段保存较差.基于氧同位素可以更为敏感地反映海相碳酸盐成岩蚀变性的原理,在碳、氧同位素相关性分析的基础上,以δ18O<-7.5‰为剔除标准,筛选出近200个有效数据建立了碳同位素演化曲线,该曲线与前人在贵州建立的同期曲线具有很好的可对比性.曲线显示出海水碳同位素组成的巨大波动,变化幅度达8.55‰,包括2个完整的上升—下降旋回,第1个旋回由飞仙关组和嘉陵江组第一段组成,第2个旋回由嘉陵江组第二段、第三段和部分第四段组成,同时还包括若干短周期的次级旋回.利用曲线形态与前人建立的同期曲线进行了岩石地层与年代地层单位的对比,飞仙关组可大致与Induan阶对应,嘉一段可大致与Smithian亚阶对应,嘉二段、嘉三段和嘉四段下部可大致Spathian亚阶对应;绿豆岩作为下—中三叠统界线其位置可能偏高,下—中三叠统界线应该位于绿豆岩之下的嘉四段内部.早三叠世海水碳同位素组成高频率大幅度的波动指示了生物大灭绝后环境的不稳定性,其中菌藻类等微生物灾后过度繁盛,可能导致了有机碳在短时间内的快速埋藏和海水碳同位素的正漂移;而碳同位素大规模的负漂移可能与甲烷水合物释放带来的轻碳有关.研究认为,白云岩所在的地层段往往具有更高的δ13C值,这可能说明微生物活动、白云岩形成和海水δ13C值升高之间的有机联系.下三叠统的白云岩、尤其是嘉二段和嘉四段的白云岩可能是微生物成因的,嘉陵江组有机碳的生产和埋藏可能主要是与白云岩形成有关的微生物的贡献,具最高δ13C值的嘉二段的烃类在一定程度上可能具有自生自储的特点.【总页数】14页(P101-114)【作者】黄可可;黄思静;胡作维;钟怡江;李小宁【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学沉积地质研究院,四川成都610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学沉积地质研究院,四川成都610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学沉积地质研究院,四川成都610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学沉积地质研究院,四川成都610059;油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都理工大学沉积地质研究院,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】P588.2【相关文献】1.重庆北碚嘉陵江组第三-第四段碳酸盐岩碳同位素组成对古海水代表性 [J], 黄可可;李小宁;胡作维;钟怡江;黄思静2.上场子二叠系——三叠系初海相碳酸盐岩的碳同位素组成与生物绝灭事件 [J], 黄恩静3.海相碳酸盐碳同位素组成及其意义 [J], 王可法4.泥盆纪海相碳酸盐岩碳同位素组成及演变 [J], 陈代钊;陈其英;江茂生5.四川盆地东北地区下寒武统海相页岩气成因:来自气体组分和碳同位素组成的启示 [J], 韩辉;李大华;马勇;程礼军;齐琳;王琪;钟宁宁因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
奥陶系海相碳酸盐锶同位素组成及受成岩流体的影响黄思静;刘树根;李国蓉;张萌;武文慧【期刊名称】《成都理工大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2004(031)001【摘要】综合了已有的全球奥陶系海相碳酸盐的锶同位素分析结果及演化趋势,测试了塔里木盆地北部奥陶系4种类型共计51个非沉积碳酸盐矿物的锶同位素组成,通过对照研究,得出如下认识:(1)奥陶纪全球海水87Sr/86Sr比值具有随时间单调下降的总体趋势,其原因与晚寒武世-奥陶纪的全球淹没事件,以及广阔陆表海和有关的沉积物对放射性成因锶的封存作用有关;(2)塔里木盆地塔中地区海相碳酸盐的锶同位素演化趋势总体上与全球一致,说明全球海平面变化仍然是塔里木盆地海相碳酸盐锶同位素组成与演化的主要控制因素;(3)塔里木盆地塔中地区上奥陶统部分海相碳酸盐87Sr/86Sr比值的降低可能与深部流体的影响有关;(4)塔里木盆地塔中地区上奥陶统部分海相碳酸盐样品87Sr/86Sr比值的升高与晚奥陶世盆地抬升过程造成的表生成岩环境中近地表大气淡水作用带来的富放射性成因锶的影响有关;(5)分布于塔里木盆地北部奥陶系风化壳中非沉积碳酸盐具有很高的87Sr/86Sr比值,最低值也显著高于0.7079左右的晚奥陶世末海水的锶同位素组成,说明大气淡水及壳源组分在奥陶系水岩反应中具有极为重要的意义;(6)奥陶系风化壳中的4种非沉积成因方解石中,与不整合面附近古喀斯特作用有关的方解石的87Sr/86Sr比值最高,显著高于各种成因的裂隙(构造或非构造成因裂隙)中的方解石,说明在非海相流体的影响中,不整合面附近的大气淡水作用是最为重要的.【总页数】7页(P1-7)【作者】黄思静;刘树根;李国蓉;张萌;武文慧【作者单位】成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,成都,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,成都,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,成都,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,成都,610059;成都理工大学"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室,成都,610059【正文语种】中文【中图分类】P597【相关文献】1.碎屑岩储层成岩流体演化与储集性及油气运移关系探讨——以塔里木盆地满西地区上奥陶统-石炭系海相碎屑岩储层为例 [J], 朱如凯;郭宏莉;高志勇;张鼐2.断裂坡折带对海相沉积层序的影响--以鄂尔多斯盆地西缘奥陶系海相碳酸盐岩为例 [J], 李振宏;崔泽宏;李林涛3.断裂坡折带对海相沉积层序的影响--以鄂尔多斯盆地西缘奥陶系海相碳酸盐岩为例 [J], 李振宏;崔泽宏;李林涛4.塔中奥陶系鹰山组海相碳酸盐岩成岩及充填特征 [J], 李倩倩;邢磊5.深层碳酸盐岩关键构造-流体演变与成岩-成储——以塔中奥陶系鹰山组为例 [J], 李忠;李佳蔚;张平童;于靖波;刘嘉庆;杨柳因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
卷(Volume)26,期(Number)1,总(Total)103矿物岩石 页(Pages )43-48,2006,3,(M ar ,2006)J M INE RAL PET ROL 三叠纪全球海水的锶同位素组成及主要控制因素黄思静, 孙治雷, 吴素娟,张 萌, 裴昌蓉, 胡作维成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,地球科学学院,四川成都 610059【摘 要】 三叠纪是地球环境的重大变革时期,海水锶同位素组成的研究也较为困难。
三叠纪海水的87Sr /86Sr 值或是在短时间内剧烈变化(如早三叠世),或是在较长时间内保持稳定(如中三叠世—晚三叠世早期);已公布的全球海水锶同位素曲线也具有显著的不一致性。
早三叠世约10M a 时间中海水87Sr/86Sr 值在海平面上升的背景下反而急剧增加,其控制因素与二叠/三叠纪生物绝灭事件之后的生态空白、尤其是全球古陆缺乏植被的保护和相应的侵蚀作用加剧有关;早三叠世末全球生态环境的逐步恢复(尤其是大陆植被的复苏)以及该时间间隔中的火山作用是全球海平面上升背景下早三叠世末—中三叠世早期海水87Sr /86Sr 值的下降的主要控制因素;中三叠世—晚三叠世早期海水87Sr /86Sr 值的长时间稳定主要与全球海平面持续上升的背景下,大范围分布的陆表海对放射性成因锶的保护作用有关;古特提斯洋的关闭、西米里亚大陆与欧亚大陆的碰撞造山、以及全球海平面的显著下降造成了晚三叠世中期以后再次出现的海水87Sr /86Sr 值增加。
【关键词】 三叠纪;二叠/三叠纪界线;海水87Sr /86Sr 值;地质事件中图分类号:P632.+7 文献标识码:A 文章编号:1001-6872(2006)01-0043-06收稿日期:2005-10-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(批准号:40472068);教育部博士点基金(20050616005)作者简介:黄思静,男,57岁,教授(博士生导师),沉积地质学专业,研究方向:沉积地球化学和储层沉积学. 三叠纪是中生代的第一个纪,位于二叠/三叠纪之交的全球生物绝灭事件之后,是地球环境的重大变革时期,也是海水锶同位素组成大幅度变化的时间间隔,早三叠世海水87Sr/86Sr 值的上升速率以及早/中三叠世界线附近海水87Sr /86Sr 值的下降速率都分别是显生宙海水锶同位素比值上升和下降速率之最。
三叠纪发生的众多地质事件倍受地质学家关注,如:1)晚二叠世末发生了广泛的火山喷发事件,我国华南地区界线处大都表现为火山成因的粘土层(细结构的火山碎屑岩)[1,2];2)二叠/三叠纪之交发生了重要的全球生物绝灭事件[3~5],并出现了无机碳库的D 13C 极小值[4,6,7];3)早三叠世是一个全球无煤时期,Retallack 等[8]认为与该时间间隔中成煤植物的绝灭有关,因而早三叠也是一个全球生态萧条的时间间隔[4];4)在中国南方的大多数地区,二叠纪—三叠纪是整合关系,但沉积环境发生了急剧的变化,如广元上寺地区,晚二叠世是相对深水的沉积环境(有放射虫硅质岩分布),早三叠世则是潮坪环境[4],因而界线附近显然存在巨大的环境变迁事件。
这些重要的地质事件在二叠纪末—三叠纪全球海水的锶同位素组成中留下了怎样的记录,二叠纪末—三叠纪全球海水的锶同位素演化趋势是否与这些重要的地质事件有关,这些问题的提出表明对古海洋学、锶同位素地层学、以及生物演化等诸多方面的问题进行探索的价值所在。
总的说来,三叠纪海水的锶同位素研究程度相对较低,与中生代的其他时限,尤其是白垩纪及其以后的地质时代相比[9~14],已公布的三叠纪海水锶同位素数据十分有限,我国三叠纪海水的锶同位素研究则基本上是一空白领域。
到目前为止,除黄思静在研究上扬子古生代海相地层锶同位素时报道了二叠/三叠纪界线附近12个三叠系海相碳酸盐的锶同位素数据以外[15],其余仅见于朱创业在研究华蓥山锶矿成因时公布的5个数据(4个白云岩,1个石灰岩)[16,17]。
我国三叠纪海水的锶同位素研究程度远远落后于元古代和古生代[18~23],甚至落后于青藏地区的侏罗纪、白垩纪时限[9]。
这与我国三叠纪海相地层的发育程度、三叠纪在地质历史中的地位、以及人们对三叠纪重要地质事件的关注程度极不相称。
虽然锶同位素地层学的基本原理已表明:任一时代全球范围内海相锶元素在同位素组成上是均一的,地质历史中海水的87Sr /86Sr 值只是时间的函数,但已公布的全球三叠纪海水的锶同位素数据具有显著不一致性[24~26],目前还没有找到足够的证据对这种现象进行合理的解释,显示出三叠纪海水锶同位素研究的相对难度。
鉴于此系统了解近年来三叠纪(包括二叠/三叠纪界线附近)海水的锶同位素研究成果,讨论该时间间隔中海水锶同位素组成与重要地质事件的关系,对为我国三叠纪海水锶同位素的进一步研究是非常有意义的。
1 二叠纪末—三叠纪全球海水的锶同位素组成与演化1.1 锶同位素组成与演化的总体特征虽然不同学者所公布的二叠纪末—三叠纪海水的锶同位素数据及相应的演化趋势存在差别,但不同地方的锶同位素演化曲线仍有很多的相似之处,显示全球事件仍然是海水锶同位素组成最为重要的控制因素。
二叠纪末—三叠纪海水的锶同位素演化具有以下总体特征:1)早三叠世或二叠纪末—早三叠世87Sr/86Sr 值的急剧上升(图1,2)。
由于不能确定二叠纪末—三叠纪初87Sr /86Sr 最小值是出现在250M a左右的二图1 二叠纪末—三叠纪海水的锶同位素组成(a).据文献[24],经LOWE SSRNYWW GK;(b).据文献[25],样品主要来自欧洲阿尔卑斯地区F ig.1 St ro nt ium isot ope co mposition of L at e Per mian and T riassic seaw ater叠/三叠纪界线附近,还是出现在晚二叠世未(见后边的有关讨论),因而该87Sr /86Sr 值的上升可能发生早三叠世,也可能在晚二叠世就已经开始。
2)早三叠世/中三叠世界线附近87Sr /86Sr 值的下降(但M acArthur 等[24]的锶同位素演化曲线中没有该下降值(图1a)。
该时间间隔中87Sr /86Sr 值下降开始的时间在240M a 附近的早三叠世/中三叠世界线附近(图1b,图2),而且下降速度很快,单位时间内87Sr /86Sr 的下降值可能是显生宙之首[26],从Veizer等[26]的数据计算,87Sr/86Sr 值的变化率超过了0.01/M a 。
3)中三叠世中期—晚三叠世早期是一个海水87Sr/86Sr 值相对稳定的时期,时间大致在235Ma ~220M a,该时间间隔海水的87Sr/86Sr 变化值不到0.0001,变化率小于 6.67×10-6/M a,这在M acAr thur 等人[24]公布的演化曲线(图1a)中、Ko-rte 等人[25]公布的锶同位素数据(图1b)中、以及Veizer 等人[26]通过互联网提供的2540个锶同位素44矿 物 岩 石2006 图2 二叠纪末—三叠纪海水的锶同位素组成和演化趋势以及相应的海平面变化曲线锶同位素数据来源于Veiz er等(1999)通过互联网提供的锶同位素数据[26];海平面变化曲线据Haq等(1987)[32](虚线是后加的)。
地质界线划分按Remane等(2001)[27]的年龄刻度F ig.2 Seawat er Sr-isoto pe cur ve and eustat ic curv e inlat est P erm ian and T ria ssic数据的三叠纪部分(图2)都是基本一致的。
1.2 锶同位素组成与演化曲线不同点的比较 M acArthur等人[24]以最佳拟合方式建立了509 M a以来海水的锶同位素曲线,但其中的三叠纪部分没有给出一个完整的统一曲线(图1a),尤其是230 M a~245M a时间段的LOW ESS拟合的可信度很低,其原因是所使用的数据量太少。
到目前为止,不同学者所公布的二叠纪末—三叠纪海水的锶同位素数据及其相应的演化趋势存的差别主要体现在以下几个方面:1)MacArthur等人[24]的曲线中,240Ma附近具有锶同位素演化的低值(87Sr/86Sr值小于0.70755),而Korte等人[25]公布的锶同位素数据中,240M a附近具有87Sr/86Sr演化的高值(241.36 M a时达到了0.708219的三叠纪海水87Sr/86Sr的最大值)(图1b);在Veizer等人[26]通过互联网提供的2 540个锶同位素数据中,三叠纪87Sr/86Sr的最大值也在240M a附近(图2),数值与Korte等人[25]接近(3个241.4M a样品87Sr/86Sr的平均值为0.708188)。
2)已公布的锶同位素数据和演化曲线中,二叠/三叠纪界线附近的锶同位素最小值具有不同的年龄值:a)M acArthur等人[18]的海水锶同位素数据库中,该最小值的年龄在260M a附近(图1a),如果按250M a作为二叠/三叠纪界线[27],该最小值出现在晚二叠世末;b)Ko rte等人[19]公布的锶同位素数据(图1b)、Veizer等人[26]通过互联网提供的2540个锶同位素数据的三叠纪部分(图2)、以及Deniso n等人[28]公布的北美晚古生代(含三叠纪初)海相碳酸盐的锶同位素数据(图3a)中,该最小值都在250M a 左右的二叠/三叠纪界线附近;c)中国上扬子石炭-三叠纪初海相碳酸盐的锶同位素组成和相应的演化曲线(图3b)[29*]中,该最小值出现在二叠/三叠纪界线粘土层之下。
已有报道我国华南地区二叠/三叠纪界线粘土岩(白粘土层)的锆石年龄为251.2Ma±3.4M a[30],并认为二叠/三叠纪界线年龄值以250 M a为好[31],因而我国华南地区的海水锶同位素最小值也出现在晚二叠世的时间段,这与M acAr thur 等人[24]的锶同位素演化曲线(图1a)类似,但仍与已报道的众多曲线不符(图1b、图2、图3b),中国华南地区锶同位素演化曲线的这种情况是否与地方性的事件(如晚二叠世上扬子地区玄武岩喷发事件发生带来的深源锶的影响)有关,这应是中国学者在以后的工作中应解决的问题。
3)210M a~220M a附近(晚三叠世中期以后)海水的87Sr/86Sr值再次升高。
Korte等人[25]公布的锶同位素数据(图1b)和Veizer等人[26]通过互联网提供的2540个锶同位素数据的三叠纪部分(图1b,图2)都显示了该时间间隔中海水87Sr/86Sr值的上升,87Sr/86Sr最大值所对应的时间都大致为211M a ~213M a,但MacArthur等人[24]的锶同位素演化曲线在210M a~220M a附近的87Sr/86Sr值则几乎没有变化(图1a)。