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《中国地质大学(北京)》 2014年
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下马岭组氧化还原敏感元素垂向变化及其古海洋意义

王薇  
【摘要】:地球生命的起源及其在前寒武时期的演化已成为自然科学领域的重大前沿性研究课题。已有的研究表明,元古代中、晚期(~1.80~0.85Ga)的海洋呈永久性分层和贫铁状态,具有表层适度氧化、中部缺氧硫化,而深部富铁的海洋化学环境特征。为了更好地了解这种硫循环异常的古海洋环境及其可能的地球微生物学过程,本文试图通过对华北元古地层的研究,发现一些可以表征当时海洋化学条件的新证据,从而为进一步探讨地球早期生命演化和环境演变提供信息和参考。本文对河北北部下马岭组44块泥岩样品进行了全岩主量元素、氧化还原敏感性微量元素、总有机碳(TOC)以及S同位素等地球化学分析,获得相应的数据,进而选取有利于判别沉积环境的地球化学指标,如反映古气候(Mg/Ca)、古水深(Sr、Sr/Ba)等化学元素比值,结合沉积相特征,根据现有的中元古代“硫化”海洋模式,并通过与现代黑海和Cariaco盆地以及其它中元古一些典型缺氧盆地的Mo/TOC等地球化学指标的分析对比,提出研究区下马岭组沉积期可能发育分期的海水硫化环境的认识。通过对平泉剖面下马岭组37个泥岩样品的U、V、Mo相对于Th、Al的协变关系,认为下马岭组黑色泥岩沉积时的古海洋氧化还原状态的恢复起到一个较好的解释作用。其中,氧化还原敏感元素Mo、V、U在该剖面上均表现为富集,富集系数较高,尤其以Mo最为明显。同时,它们的含量也与总有机碳TOC之间呈现出一种弱相关性,进一步表明下马岭组黑色泥岩可能沉积于缺氧,甚至是间歇性硫化的海洋环境。通过分析元素之间的关系,氧化还原敏感元素比值V/(V+Ni),V/Cr,Ni/Co,V/Sc,Mo/TOC,以及δU这些指标均反映出当时的沉积环境为缺氧条件,也有可能指示硫化环境。并且在沉积盆地的发育时期,可能存在热液活动。通过上述多种地球化学证据,本文对华北地台中元古代沉积环境与古海洋条件取得了一些新的认识。在些基础上进一步讨论了中元古代古海洋缺氧硫化环境的地球化学判识标志,认为在进行古海洋环境条件分析时,需要多种指标的相互映证,才能取得可信的结果。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:P744.4;P736.22

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