串岭沟组原生碳酸盐岩脉的地质特征及古海洋环境意义

论文摘要

华北串岭沟组灰黑色泥岩中发育了与地层高角度斜交的碳酸盐岩脉体,脉体中富含黄铁矿,可能是在同沉积期—早期成岩阶段由食甲烷古菌（ANME）—硫酸盐还原细菌（SRB）驱动的甲烷厌氧氧化（AOM）作用所形成。丰富的草莓状黄铁矿和富有机质泥质沉积表明串岭沟组主要形成于缺氧环境,而甲烷正源于海底缺氧沉积物中活跃的厌氧微生物活动和缺氧条件下的有机质分解。串岭沟组中碳酸盐岩上发育的气泡状结构,可能是食甲烷古菌（ANME）—硫酸盐还原细菌（SRB）聚合体石化的产物,而灰黑色泥岩中发育的高角度碳酸盐岩脉体和黄铁矿表明其可能与AOM作用相关。碳酸盐岩脉体中获取得的δ13C值显著重于现代和显生宙与AOM相关的自生碳酸盐岩,但也明显轻于大多数中元古代碳酸盐岩δ13C同位素值（+2‰-2‰）。对串岭沟组中碳酸盐岩11个C、O同位素进行Campbell模型投点,投点后全面落在早期成岩作用阶段,说明其碳酸盐岩的成因是在早期成岩阶段由埋藏有机物质的厌氧分解而产生。尽管不排除有后期地质作用的叠加改造,但它们在一定程度上可能仍然反映了原始沉积环境的化学条件。如果中元古代海洋的确存在巨大的DIC库并构成稳定全球碳同位素波动的缓冲器,那么串岭沟组更轻的碳同位素值就有可能反映了甲烷输入增强而引起的短期局部波动。中元古代特殊的海洋地球化学条件——表层部分氧化,底层缺氧、硫化的永久性分层状态为华北陆表海底厌氧古菌和硫酸盐还原细菌的发展和串岭沟组沉积中的有机质埋藏提供了重要的环境条件。而相对较低的海水硫酸盐浓度和甲烷释放活动有效地限制了硫酸盐还原—甲烷厌氧氧化转换带（SMTZ）的深度和AOM作用的速率,因而仅能消耗部分甲烷,形成规模较小的碳酸盐脉体。在这种条件下,大部分甲烷可能进入大气圈,构成重要的温室气体,从而导致中元古代长期温暖的气候条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景与项目依托
• 1.2 甲烷厌氧氧化（AOM）过程
• 1.3 甲烷厌氧氧化（AOM）的地质意义
• 1.4 硫酸盐还原—甲烷厌氧氧化界面
• 1.4.1 SMI 界面分布深度及控制因素
• 1.4.2 SMI 界面分布的地质意义
• 1.5 存在问题
• 1.6 研究目的与研究意义
• 1.7 主要工作量
• 1.8 取得的认识
• 第2章 研究区地质概况
• 2.1 区域构造背景
• 2.2 区域地层特征
• 第3章 串岭沟组地层序列
• 3.1 地层划分
• 3.2 锆石LA-ICP-MS 测年的时代约束及地层学意义
• 3.2.1 研究现状
• 3.2.2 凝灰岩锆石的LA-ICP-MS 测年
• 第4章 串岭沟组原生碳酸盐岩脉的地质特征
• 4.1 碳酸盐岩脉的形态特征
• 4.2 C、O 稳定同位素特征
• 4.2.1 碳酸盐C、O 同位素数据
• 4.2.2 C、O 同位素数据原始性检验
• 4.2.3 C、O 同位素的组成特征
• 4.2.4 C、O 同位素与古盐度的关系
• 4.2.5 古温度测定
• 4.2.6 碳同位素负偏模式分析
• 4.3 碳酸盐岩类型及其成因
• 第5章 碳酸盐岩脉中黄铁矿的地质特征
• 5.1 碳酸盐岩脉中黄铁矿颗粒的形态特征
• 5.1.1 研究方法
• 5.1.2 形态特征
• 5.1.3 微形貌特征
• 5.2 碳酸盐岩脉中黄铁矿的粒径分布
• 5.2.1 理论基础
• 5.2.2 碳酸盐岩脉中黄铁矿的粒径分布
• 5.2.3 结果分析
• 5.3 碳酸盐岩脉中黄铁矿成因探讨与讨论
• 第6章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录