四川盆地早中三叠世古气候、古环境重建-来自同位素及元素地球化学的约束

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作者丁婷
来源中国地质大学(北京)
出版年2017
摘要
三叠纪因其特殊的构造背景及其造成的特殊古气候和古环境,而成为现今地学研究的热点之一。扬子板块作为全球海相地层分布丰富的地区之一,开展其海相沉积地球化学的研究可以填补在三叠海相沉积记录古环境研究的一些空白。本论文以四川盆地的川东地区野外剖面和钻孔岩心为主要研究对象,以野外地质调查和高精度测试分析技术为手段,从野外地质特征、岩石学、矿物化学、元素地球化学、同位素地球化学等方面入手,系统的研究了四川盆地在早中三叠世的古气候和古环境信息。碳酸盐岩、石膏岩、岩盐为具体研究对象,通过岩相学研究发现,这些岩石都保存着其原始性,都可以用来还原和重建古气候和古环境。运用碳酸盐岩的碳氧同位素和石盐原生流体包裹体均一温度都表明早中三叠世的古水温在40℃左右,同时通过石盐流体包裹体水的氢氧同位素值可以判断当时处在强蒸发环境中,这些说明四川盆地在早中三叠世的气候具有高温、强蒸发的特征。所测试的碳酸盐岩的锶同位素值的平均值为0.707895,硬石膏的锶同位素平均值为0.708174,岩盐的锶同位素的平均值为0.708177,不同类型的锶同位素值都表明在早三叠世海水的锶同位素值是逐渐变大的,早三叠纪末达到了最大值。通过石盐原生包裹体成分分析说明在早中三叠世时期古海水的类型为Mg SO4。早中三叠世碳酸盐岩的钙同位素和嘉陵江组四段硬石膏的钙同位素的变化范围很大,说明每次海侵的海水类型和规模都是不同的,都表明当时沉积环境不稳定,海进-海退频发。石盐的氯同位素、石盐包裹体氢氧同位素等都可以显示出海水的浓缩程度比较高。综合以上分析,说明四川盆地早中三叠世古气候具有高温、强蒸发的特征,古海水的类型为Mg So4型,古海水浓缩程度已很高,可能已经到达钾镁盐的析出阶段演化,但沉积环境不稳定,影响了钾镁盐的沉积。在本次研究中第一次运用硬石膏的钙同位素来还原古环境信息,所得的钙同位素数值扩大了三叠纪钙同位素值的分布范围,这对于以后通过钙同位素来还原三叠纪古环境有着重要的意义。

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