黔东地区埃迪卡拉系陡山沱组地球化学特征与δ13Ccarb13Corg协变对深海溶解有机碳库氧化的启示

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单位贵州大学资源与环境工程学院喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室;贵州大学贵州喀斯特环境生态系统教育部野外科学观测研究站;
来源地质通报
摘要
【研究目的】埃迪卡拉纪是地质历史上碳循环波动的重要地质时期,发生了地质历史上最大的无机碳同位素负偏事件(即SE事件),可以在全球范围内进行对比。目前,前人对华南埃迪卡拉系陡山沱组碳同位素的研究多集中在湖北等地,对黔东地区的研究则较为薄弱,制约着华南甚至全球地区陡山沱组的碳同位素异常及其与氧化还原条件变化之间关系的认识。【研究方法】本文在前人研究基础之上,对黔东地区斜坡相老龙坡剖面开展主微量元素、无机碳同位素(δ13Ccarb)和有机碳同位素(δ13Corg)分析。【研究结果】研究区剖面陡二段V/(V+Ni)(<1.0)和U/Th(>1.25)表明陡山沱组第二段沉积时期研究区沉积水体整体处于较还原环境;陡山沱组第三段白云岩的Ce/Ce*(<0.9)和U/Th(<0.75)显示,该时期研究区深海氧化程度在逐渐增加。此外,陡山沱组第二段发育碳同位素的负异常(-4.4‰~-5.2‰,对应EN2),且与δ13Corg存在解耦现象,认为该现象的形成与深海有机碳库(dissolved organic carbon; DOC)中的有机质氧化有关。陡山沱组第三段碳同位素均表现出明显的负异常(-9.7‰~+0.4‰,对应EN3),并伴随着δ13Ccarb和δ13Corg的耦合演变。【结论】结合华南地区该时期典型剖面的无机碳-有机碳同位素数据对比分析可得,在陡二段-陡三段沉积时期,深海DOC氧化形成富12C的CO2对浅海δ13Corg起到缓冲作用,导致δ13Corg值稳定并与δ13Ccarb解耦;在陡三段顶部-陡四段,深海DOC的再矿化释放出亏损13C的碳,导致内陆架δ13Ccarb值下降。DOC对δ13Corg的缓冲作用在空间和时间上是不均一的,与有机质来源和古氧化还原条件的变化密切相关。δ13Ccarb和δ13Corg的空间梯度基本保持不变,表明深海DOC库并未完全氧化。

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