【摘要】：埃迪卡拉紀(jì)(約635~542 Ma)是早期地球環(huán)境和生物演化的關(guān)鍵階段。迄今為止,豐富的沉積地球化學(xué)或化學(xué)地層學(xué)研究數(shù)據(jù)結(jié)合沉積古地理信息和古生物化石記錄等,可較好地揭示埃迪卡拉紀(jì)海洋和大氣環(huán)境狀態(tài)及其變化,例如海洋無機(jī)碳庫(kù)的劇烈擾動(dòng)(碳酸鹽的碳同位素顯著負(fù)漂移事件)、海水氧化還原狀態(tài)空間不均一性和時(shí)間上的動(dòng)態(tài)變化、海洋成氧與間歇性氧化等。然而上述研究?jī)?nèi)容均主要基于沉積過程特征,目前相對(duì)較少的報(bào)道重點(diǎn)關(guān)注沉積物成巖作用過程,尤其是沉積過程原始信息中疊加的早期成巖階段信息。大部分老地層原始沉積物所經(jīng)歷的成巖作用相對(duì)復(fù)雜,其大部分時(shí)間處于晚期埋藏成巖階段,這期間的成巖信息不具有古沉積環(huán)境指示意義,而且還會(huì)弱化原始沉積組構(gòu)的環(huán)境指示意義;相比之下,沉積物早期成巖或自生作用階段的產(chǎn)物由于其通常形成于沉積物淺表層至水—沉積物界面處,可記錄同時(shí)期孔隙水甚至底層海水信息,因此可與同時(shí)期古環(huán)境變化相聯(lián)系,檢驗(yàn)或增強(qiáng)沉積過程信息的可靠性。本文選擇埃迪卡拉紀(jì)相對(duì)特殊的兩個(gè)時(shí)段或?qū)游?“雪球地球“冰期結(jié)束后“蓋帽”碳酸鹽巖層位(約635 Ma)和埃迪卡拉紀(jì)冰期的潛在對(duì)應(yīng)層位,因?yàn)檫@二個(gè)時(shí)段均以同時(shí)期劇烈的古沉積環(huán)境、古氣候變化為特征。試圖通過探索上述二個(gè)時(shí)段碳酸鹽巖沉積物的成巖作用過程,討論其對(duì)古環(huán)境、古氣候變化的可能指示意義或反饋響應(yīng)。論文聚焦鄂西地區(qū)埃迪卡拉紀(jì)陡山沱組底部和中部碳酸鹽巖地層,利用地質(zhì)和地球化學(xué)等多學(xué)科研究手段,對(duì)比現(xiàn)代海洋沉積和成巖作用原理,對(duì)陡山沱組相關(guān)碳酸鹽巖成巖作用過程得出以下新認(rèn)識(shí):1.峽東地區(qū)陡山沱組“蓋帽”碳酸鹽巖中具有最負(fù)碳同位素組成(δ13C低至-49‰VPDB)的甲烷信號(hào)基本以充填滿孔洞或裂隙等孔隙中心的亮晶方解石為主,在“蓋帽”碳酸鹽巖各沉積和成巖組構(gòu)的相對(duì)時(shí)間序列中,屬于最晚世代膠結(jié)充填物,其形成時(shí)間可能從早期成巖階段至晚期埋藏成巖階段,不宜作為早期成巖階段沉積物甲烷厭氧氧化作用的充分證據(jù)。峽東陡山沱組“蓋帽”碳酸鹽巖上段多層方解石叢狀結(jié)晶扇表現(xiàn)出準(zhǔn)同生至早期成巖或自生作用階段產(chǎn)物特征,其成核和生長(zhǎng)于水—沉積物界面附近,無機(jī)碳同位素組成具有甲烷信號(hào)特征或受甲烷端元影響,可以指示沉積物孔隙水環(huán)境甲烷厭氧氧化作用的增強(qiáng),并可能與“蓋帽”沉積中后期海洋硫酸鹽輸入量增加有關(guān)。陡山沱組“蓋帽”沉積物在后期埋藏成巖階段,所含碳質(zhì)物的拉曼光譜地質(zhì)溫度計(jì)得出其經(jīng)歷的古溫度范圍普遍小于300℃,這與前人團(tuán)簇同位素地溫計(jì)所指示的“蓋帽”經(jīng)歷了最高溫度近500℃的熱液事件結(jié)論之間有差異,但不排除陡山沱“蓋帽”成巖熱歷史中存在小于300℃的熱液活動(dòng)作用,拉曼光譜地溫計(jì)古溫度結(jié)果符合沉積物埋藏地溫?zé)嵝?yīng)。2.部分淺水內(nèi)陸棚沉積環(huán)境的陡山沱組地層中部可見六水碳鈣石硅質(zhì)假晶分布,假晶產(chǎn)出特征表明其原生礦物六水碳鈣石形成于沉積物早期成巖或自生作用階段。推斷六水碳鈣石的最初形成除指示同時(shí)期冰水環(huán)境或近0℃低溫條件外,可能與樟村坪和胡集等地陡山沱組沉積物中高磷酸鹽含量對(duì)方解石等其他類型碳酸鹽礦物成核生長(zhǎng)的抑制作用有關(guān)。通過年代地層、生物地層和巖石地層等綜合對(duì)比,本文將陡山沱組中部六水碳鈣石假晶分布層位對(duì)應(yīng)于約580 Ma Gaskiers冰期。由于六水碳鈣石的形成還可能受到沉積物有機(jī)質(zhì)或甲烷厭氧氧化作用增強(qiáng)的影響,因此間接地認(rèn)為陡山沱組六水碳鈣石硅質(zhì)假晶成因還可能與Gaskiers冰期期間海洋有機(jī)質(zhì)埋藏率增加有關(guān)系。此外,六水碳鈣石假晶作為Gaskiers冰期古氣候變化的礦物學(xué)證據(jù),極大地有助于厘清埃迪卡拉紀(jì)時(shí)期部分環(huán)境和生物演化事件的相互關(guān)系,包括EN3或Shuram負(fù)漂晚于Gaskiers冰期、陡山沱組大型帶刺疑源類生物群與加拿大Avalon埃迪卡拉生物群在時(shí)間上可能存在重疊等。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P534.31

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本文編號(hào)：2408457