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《北京大学》 2008年
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五台山元古界滹沱群碳酸盐岩地球化学研究

王颖嘉  
【摘要】: 碳同位素历来与生物演化及大气含氧量有着密切的关系,碳循环研究直接关系到重建地球古大气、古海洋、古气候和古环境演变的历史。前寒武时期地球经历的很多重大变革,例如生命演化、充氧事件等。古元古代地层缺乏种类繁多的标准化石,这使大区域性的、全球性的地层对比难以实现。因此采用碳同位素等稳定同位素进行前寒武尤其是古元古代及以前的研究非常必要。目前,国内外发现在古元古代2.20~2.06Ga期间,存在全球碳酸盐岩碳同位素正异常现象。这一现象在全球各大洲均有发现。由此,采用碳同位素正异常这一全球范围事件对大区域地层进行对比会有很好的突破。 本文综合整理了近年来国内外的古元古代碳酸盐岩碳同位素正异常的研究文献,利用这些文献提供的数据评估和分析了沉积期后作用对原始碳同位素数据的影响;同时评述了文献中提出的若干有关该碳同位素正异常的假说。结合五台山滹沱群两次实地踏勘,在深入了解滹沱群地层单元、岩石特征和上下时限的基础上,通过镜下薄片鉴定、厚片微钻取样、碳酸盐岩碳氧稳定同位素及主微量元素测试,探讨了沉积期后作用对滹沱群(东冶亚群为主)的碳氧同位素样品改造程度,分析了其碳氧同位素随地层的演化特征,取得如下成果和认识: 1、经综合整理大量国内外关于古元古代碳同位素的文献,发现全球各大洲都出现了碳同位素正异常现象,其时间大约在2.20~2.06Ga左右。对于碳同位素正异常的成因,目前已经提出了生物演化-大气充氧、冰期后环境复苏生物量大爆发、Kenorland超大陆裂解和蒸发环境几种假说。本文根据碳同位素分馏原理,认为生物繁盛导致的有机质大量埋藏会使碳酸盐碳储库的同位素变正。而生物演化导致大气充氧、古元古代冰期后形成的温暖环境和Kenorland超大陆裂解均为生物的繁盛提供了有利条件。另外,蒸发环境在全球多有分布,它可能是造成部分局域封闭式环境碳同位素正异常的原因,所以应对发现正异常的各区域进行详细的沉积环境分析。 2、经对欧洲和北美等四个地区的δ~(13)C_(carb_、δ~(18)O_(carb)和Mn/Sr数据关系进行研究,讨论了这些地区样品受沉积期后作用的改造程度。在此基础上对滹沱群的碳酸盐岩(东冶亚群为主)进行了微钻取样和全岩分析的对比,认为:所采标本受到的沉积期后作用对样品的碳同位素影响较小,对氧同位素影响较大。各标本的脉区样品与泥晶及重结晶区的氧同位素值均有很大差距,这使得微钻泥晶取样与全岩样品的测试结果存在不可忽视差别。 3、对比钟华与作者自测的数据,将两者的数据标定在滹沱群东冶亚群的沉积地层柱柱状图上,发现两者碳同位素数据有较好对应性,部分微钻获取的泥晶区域(沉积期后作用改造不明显)的氧同位素值大于钟华的数据,说明全岩粉碎测试氧同位素会带来不可忽视的误差。在碳、氧同位素对比图中可见,在大关洞组接近槐荫村组的部位,碳同位素与氧同位素之间都出现了一个转折带。经过综合地球化学分析,作者认为滹沱群在豆村亚群沉积末期,大气开始由还原态向氧化态转化,因此一定有能够进行光合作用的新物种大量产生。在东冶亚群沉积中期,生物繁盛,有机碳大量埋藏。
【学位授予单位】:北京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P597

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