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幸运28:地质地球所揭示早寒武世重晶石沉积记录对海洋生态的影响

地质地球所揭示早寒武世重幸运28晶石沉积记录对海洋生态的影响

  沉积型重晶石(BaSO4)在古今海洋沉积物里广泛分布。它们通常可分为四类:(1)形成于水柱里有机质降解微环境的海洋(或生物)重晶石;(2)海底热液系统相关的热液重晶石;(3)形成于成岩阶段沉积物孔隙水环境的成岩重晶石;(4)冷泉渗流系统相关的冷泉重晶石。不同成因的重晶石具有不同的地质意义。例如,成岩和冷泉重晶石可提供早成岩条件、硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)、甲烷输入量和冷泉渗流事件等信息。

  中国科学院地质与地球物理研究所油气资源研究室博士后周锡强及其导师陈代钊等人,对塔里木盆地阿克苏地区下寒武统玉尔吐斯组重晶石沉积进行了研究。沉积学特征显示,重晶石主要以结核或条带状产出,具有典型的早成岩沉积特征(图1)。地球化学特征显示,重晶石87Sr/86Sr比值(0.7083–0.7090)接近早寒武世海水值,表明二者的亲缘性;δ34S值(56.8?76.4‰)显著高于早寒武世海水硫酸盐值,表明经历了细菌硫酸盐还原作用(BSR)的改造。因此,玉尔吐斯组重晶石沉积应该形成于沉积物-水界面之下、SMTZ附近的孔隙水环境(图2A)。

  幸运28然而文献综合分析显示,早成岩钡循环相关的重晶石沉积记录(成岩及冷泉重晶石)在前寒武纪极少,显生宙增多,暗示其产出模式在埃迪卡拉纪-寒武纪时期发生了潜在转变。他们从影响海洋(生物)重晶石产量及向沉积物输入量的角度,即水柱粪球粒等有机质降解微环境和硫酸盐浓度方面,对其进行了合理解释(图2)。显生宙时期,早寒武世海洋中型浮游动物生态系统的建立(预示着粪球粒的到来),以及自新元古代大氧化事件以来不断升高的海水硫酸盐浓度(可能达到阀值),共同增强了富有机质沉积物里的成岩钡循环及相关矿化作用。相比之下,前寒武纪海洋生态以超微浮游生物为主体,且海水硫酸盐浓度极低,可能严重限制了早成岩钡循环及相关的矿化作用。因此,下寒武统广泛发育的早成岩重晶石可能是对海洋生态和硫酸盐浓度方面的重大转变的响应。这为综合认识地质历史时期的海洋钡循环提供了重要启示。

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  该研究成果近期发表在国际地质学刊物Precambrian ResearchZhou et al. Diagenetic barite deposits in the Yurtus Formation in Tarim Basin, NW China: Implications for barium and sulfur cycling in the earliest Cambrian. Precambrian Research, 2015, 263: 79-87)。

  原文链接 

 

1 玉尔吐斯组重晶石的宏观及微观产出特征 

 

2 地质历史时期成岩钡循环及相关矿化的两种情景。A)显生宙时期 (B)前寒武纪时期