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华北地台中元古代高于庄组沉积期古海洋环境条件:沉积地质与地球化学证据

李丹秋  
【摘要】:研究表明元古代中期(~1.84~0.85Ga)海洋呈永久性分层和贫铁状态,具有表面适度氧化、中部缺氧硫化,而深部缺氧富铁的海洋环境特点。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,本文以华北典型地区的中元古代高于庄组为研究对象,试图通过对高于庄组碳酸盐岩地球化学特征的研究,进一步探讨中元古代华北陆表海的古海洋环境条件。 本文对河北宽城罗家沟和崖门子剖面的高于庄组(1.53-1.6Ga)碳酸盐岩和页岩夹层采集的142块岩石样品进行了全岩主量元素、微量元素(特别是氧化还原敏感性元素)、以及有机碳等地球化学分析。本文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)、古盐度((MgO/Al2O3)*100)、古水深(Sr、1000*Sr/Ca、Sr/Ba)等化学元素比值,并与碳氧同位素分析结果相互印证,结合沉积相特征分析,认为高于庄组一段~四段形成于一个大的海进—海退旋回过程中;其大部分地层发育于深缓坡-潮坪为主的浅海沉积环境,高三段上部代表了该旋回的最大沉积水深环境。 本文通过REE+Y配分分析排除了热液影响,并通过计算剔除非自生来源元素的影响,根据氧化还原敏感性微量元素(U自生、V, Mo等)的富集特征和氧化还原环境地球化学指标及REE数据,如V/(V+Ni)、Th/U、V/Sc、δU、V/Cr、 Ni/Co、Ce/Ce*、Eu/Eu*、(La/Ce)N等多种地球指标的综合分析,确定高于庄组沉积期华北陆表海古海洋条件以还原环境占优势,高三段形成于明显的缺氧环境条件。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以及FeT/Al、MoEF、UEF等地球化学指标的分析对比,本文提出研究区高于庄组三段沉积期可能发育分期的海水硫化环境条件。 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。


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