广西田东作登早三叠世特殊包粒的成因机制及其地质意义摘要
二叠纪—三叠纪之交的大灭绝是历史灭绝事件中最严重的一次。这次事件导致当时海洋生物多样性急剧减少,生态系统全面更新。大灭绝在重创古生态系统的同时,也改变了全球的沉积体系。在南盘江盆地广西田东作登剖面下三叠统罗楼组发现有一层厚度约4cm含褐红色特殊包覆颗粒灰岩层,这些特殊包粒主要为同心圆状,并且具有普遍大于2mm的粒径和多样的宏观形态,包括正常形态包粒、复合包粒、变形状包粒以及破碎包粒等。本次研究在作登剖面早三叠世特殊包粒层的上下岩层建立较高精度的牙形石生物地层,结合岩相学、岩石地球化学手段综合分析特殊包粒的物质组成、物质来源、成因机制及其地质意义。通过分析,在作登剖面早三叠世晚期识别出2个牙形石带,由下到上依次为:Triassospathodus homeri和Triassospathodus brochus牙形石带,表明了特殊包粒形成于早三叠世晚期Spathian亚阶之后地层。全岩地球化学分析显示,特殊包粒全岩主量成分主要为CaO、Fe2O3T、SiO2和Al2O3;微量元素相对富集Sr、U、V元素,亏损Rb、Ba、Sc元素;稀土量元素具有轻稀土元素亏损和重稀土元素富集,较明显的Ce/Ce*和Y/Y*正异常,不明显的Eu/Eu*正异常和接近陆缘性质而明显小于现代海水的Y/Ho比值范围;碳、氧同位素值均在特殊包粒层发生强烈负偏,在δ13Ccarb—δ18O图解上两者大致上呈正相关,并且在包粒层碳同位素负偏变化最大值为-2.78‰已经超过正常海相的δ13Ccarb值范围(0±2)。主量成分Fe2O3T的富集说明特殊包粒褐红色圈层是含有较高赤铁矿成分所致;Al2O3较富集、接近陆缘性质的Y/Ho比值及不明显的Eu/Eu*正异常表明特殊包粒具有陆源碎屑成分和海水成分混合成因;U、V元素正异常和较明显的Ce/Ce*正异常反映了缺氧还原的海水环境;而包粒层碳、氧同位素强烈负偏以及碳同位素负偏最大值超过正常海相δ13Ccarb值范围是特殊包粒层形成初期海平面变浅至接近于暴露,并且接受了淡水渗流作用所致。另外,显微镜下菌藻类的生物印记大量发现和微米级球形铁细菌化石及体外铁质皮鞘表明了特殊包粒为渗流作用和铁细菌氧化的生物粘结成因机制。特殊包粒的出现不仅为进一步了解包覆颗粒所代表的复杂碳酸盐提供一个典型的实例,而且通过含铁质特殊包粒微观结构中的微生物活动印记的研究有助于更好理解和认识铁细菌在铁矿床形成中的作用。研究区大量来自强烈大陆风化的铁质物源和碳酸盐岩微相证据反映了早三叠世晚期华南普遍盛行温暖潮湿的气候环境,而气候的好转和水温变冷的海洋环境是促进早三叠世晚期海洋生物多样性提高和生态环境恢复的重要原因。
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