赫南特冰期古海洋环境转变及其成因机制研究现状

奥陶纪—志留纪转折期是地质历史时期一个重要的时间节点,形成了广为人知的赫南特冰期。该冰期的形成不仅诱发了显生宙第二大的两幕生物绝灭事件,同样使海水中的地球化学元素循环受到强烈的影响,如海洋碳酸盐与大气CO_2的循环受到扰动,全球海平面的降低促使水体逐渐富氧化,进而导致海洋水体Mo、S、U等同位素值出现波动,而冈瓦纳大陆被冰雪大面积覆盖则削弱了铝硅酸盐岩的风化作用,并限制了陆壳放射性^(187)Os、^(87)Sr同位素向海水的运移。赫南特冰期的成因一直是学界探讨的热点,被归结于风化作用、火山活动的增强或有机碳的大量埋藏等因素,但对冰期的成因机制与持续时间仍具有较多的争论,其原因很多,比如缺乏独立的生物地层单元同时能够控制浅水碳酸盐岩及深水泥页岩区,缺少转折界限处高精度的地球化学信息与全球等时地层格架下的对比,以及未能排除风化作用、成岩作用和构造热事件对古海洋与古气候重建时的扰动等。

重庆綦江观音桥剖面观音桥层的岩性新认识

重庆綦江观音桥剖面是上奥陶统观音桥层(组)的建层(组)剖面。该剖面上奥陶统和下志留统地层连续,在前人研究中被广泛提及。观音桥层是奥陶系顶部层位,含较多特征明显的赫南特贝化石,可能反映了赫南特冰期海平面下降。在前人相关文献中均提及观音桥剖面观音桥层的岩性为灰岩,但本次研究发现,对观音桥层岩石滴稀盐酸时一般起泡较微弱,显微薄片、扫描电镜、阴极发光测试均显示观音桥层白云石含量通常大于50%,呈微晶—粉晶结构,自形晶—半自形晶,方解石含量常小于15%,因此所观察到的观音桥剖面观音桥层的岩性是(灰质)白云岩。进一步分析表明:在阴极发光下白云石不发光,方解石呈现较强的红色光;扫描电镜测试显示白云石多为含铁白云石;显微薄片显示白云岩中少量白云石发生去云化作用,被方解石交代;碳、氧同位素测试显示白云石碳同位素较腕足类化石及方解石脉偏负,腕足类化石碳、氧同位素与同期海水不一致。上述分析表明观音桥层碳酸盐岩经历了较强的成岩作用影响,推测观音桥层白云石化主要发生于成岩期。这一认识与80多年来关于綦江观音桥剖面观音桥层岩性的认识不一致,对白云岩的识别有助于更深刻认识奥陶纪—志留纪界限地质事件及环境变化。

川南地区晚奥陶世-早志留世铁化-硫化水体转化特征及控制因素

晚奥陶世-早志留世过渡时期形成的富有机质黑色页岩被广泛关注,对该时期的古海水化学条件研究是解开其成因的重要环节。通过古生产力恢复、Fe组分、S组分以及S同位素测试探讨研究区铁化-硫化水体在该时期变化特征及其主控因素。结果表明:川南沉积区4个剖面的古生产力指标平均值由高到低依次为南坝子剖面(34.11 mg/cm^(2)/kyr)、双河剖面(29.06 mg/cm^(2)/kyr)、田林剖面(23.40 mg/cm^(2)/kyr)和长河碥剖面(14.60 mg/cm^(2)/kyr);田林剖面、长河碥剖面和沙坝剖面的有机碳含量分别在0.79%~7.17%,2.24%~6.11%和0.26%~6.01%;田林剖面的五峰组、观音桥组与龙马溪组的Fe_(HR)/Fe_(T)与Fe_(py)/Fe_(HR)平均值分别为0.55,0.25,0.74与0.58,0.44,0.64;长河碥剖面五峰组与龙马溪组的Fe_(HR)/Fe_(T)与Fe_(py)/Fe_(HR)平均值分别为0.47,0.61与0.57,0.60;沙坝剖面的五峰组与龙马溪组的Fe_(HR)/Fe_(T)与Fe_(py)/Fe_(HR)平均值为0.43,0.50与0.54,0.54;长河碥、田林、双河和南坝子剖面的δ^(34)S_(py)值分别为-3.8‰,1.2‰,9.81‰和11.13‰,川南沉积区4个剖面的δ^(34)S_(py)值在赫南特冰期出现了显著的梯度变化。铁化-硫化水体的转化与古生产力、活性铁含量,陆源碎屑硫酸盐的输入量有着密切的联系,活性铁减少与硫酸盐输入通量加大,增加了硫酸盐的相对通量促进了硫化水体的形成。