南羌塘盆地晚三疊世肖茶卡組灰?guī)r古海洋溫度的研究

陳 云

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

?

南羌塘盆地晚三疊世肖茶卡組灰?guī)r古海洋溫度的研究

陳 云

(成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川 成都 610059)

文章通過(guò)對(duì)西藏南羌塘盆地索布查地區(qū)晚三疊世肖茶卡組中的灰?guī)r進(jìn)行碳、氧同位素分析，對(duì)該地區(qū)的古海洋溫度進(jìn)行恢復(fù)模擬。結(jié)果表明該地區(qū)灰?guī)r為海相環(huán)境中沉積的，計(jì)算結(jié)果顯示溫度值T(℃)為16.2～21.6，從底至頂顯示為降低趨勢(shì)，說(shuō)明當(dāng)時(shí)的環(huán)境由溫暖向寒冷轉(zhuǎn)變。

南羌塘盆地；灰?guī)r；碳氧同位素；古溫度

在地質(zhì)歷史時(shí)期中，海水的碳氧同位素值可能會(huì)受到一系列復(fù)雜因素的影響，如氣候、大陸冰川的進(jìn)退、有機(jī)體的埋藏和再氧化、生物生產(chǎn)力、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或洋流模式的改變。由于我們?nèi)狈糯Ｋ畼悠?，因此古海洋的演化過(guò)程只能通過(guò)在其中沉積的攜帶體來(lái)重建。這種沉積攜帶體一般是保存完好的生物殼體和全巖的碳、氧同位素。[1]國(guó)內(nèi)外對(duì)利用碳酸鹽巖中的碳、氧穩(wěn)定同位素恢復(fù)古溫度已經(jīng)達(dá)到相對(duì)成熟的階段[2-3]。本文利用統(tǒng)計(jì)分析軟件Past對(duì)“年代效應(yīng)”進(jìn)行校正，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑及去趨勢(shì)等處理，校正一些因各種因素而受到影響的數(shù)據(jù)，以更準(zhǔn)確的計(jì)算一個(gè)時(shí)期的古海水溫度。

一、區(qū)域地質(zhì)背景

羌塘盆地位于可可西里-金沙江縫合帶與班公湖-怒江縫合帶之間，南北寬約300km，東西長(zhǎng)約640km，面積約為1.92×105km2。該盆地是在前古生界結(jié)晶基底和褶皺基底上發(fā)育的，以中生界海相地層為主的殘留盆地，也是青藏高原最大的海相沉積盆地。根據(jù)地球物理資料，由南至北劃分為南羌塘凹陷帶、中央隆起帶和北羌塘凹陷帶3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元(Fuetal.，2013；王劍等，2010)[4]。本次采樣點(diǎn)為索布查地區(qū)肖茶卡組連續(xù)的地層剖面，采樣位置為：北緯32°24′47″，東經(jīng)89°54′33″附近。

二、研究區(qū)域C、O同位素地球化學(xué)特征

本次共采集灰?guī)r共20塊，樣品分布數(shù)據(jù)如下所示(見表1)。

表1 南羌塘索布查地區(qū)灰?guī)r樣品數(shù)據(jù)及古鹽度分布表

測(cè)得C、O同位素變化范圍為：δ13C(PDB)為0.002～0.0031，δ18O(PDB)為-0.0053～-0.0088，C、O同位素平均值為：δ13C(PDB)=0.00240，δ18O(PDB)=-0.00688。

三、古環(huán)境海水鹽度分析

基恩和韋伯把δ13C、δ18O二者結(jié)合起來(lái)用以指示古鹽度，并且得到以下方程式來(lái)區(qū)別侏羅紀(jì)和更新時(shí)代的海相石灰?guī)r和淡水石灰?guī)r：

Z=2.048×(δ13C+50)+0.498×(δ18O+50)(δ為PDB標(biāo)準(zhǔn))

當(dāng)Z<120時(shí)為淡水石灰?guī)r；Z=120時(shí)為未定型石灰?guī)r；Z>120時(shí)為海相石灰?guī)r[5]。

可以看出古海水鹽度是相對(duì)穩(wěn)定的，古海水鹽度計(jì)算的Z值波動(dòng)范圍為127.46～130.66，平均值為128.79，且主要集中在128左右。因此說(shuō)明當(dāng)時(shí)的古海水鹽度是相對(duì)穩(wěn)定的，所以鹽度對(duì)δ18O值的影響可以忽略的從而排除了鹽度對(duì)δ18O值的影響。

四、古環(huán)境海水溫度分析

古海水溫度可以用氧同位素進(jìn)行計(jì)算，用δ18O測(cè)定古大洋水溫的方法最早是由尤雷(H.C Urey，1948)提出的，沙克萊頓(shackleton，1974)對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步修改得出經(jīng)驗(yàn)公式：

T=16.9-4.38(δ18Ocalcite-δ18Oseawater)+0.10(δ18Ocalcite-δ18Oseawater)2

T為灰?guī)r在形成過(guò)程中古海水的溫度，δ18Ocalcite為檢測(cè)樣品的δ18O值(PDB標(biāo)準(zhǔn))，δ18Oseawater為古海水的δ18O值(SMOW標(biāo)準(zhǔn))。

在海水溫度計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式中，使用的是SMOW標(biāo)準(zhǔn)值，而在我們的實(shí)際計(jì)算中使用的是PDB標(biāo)準(zhǔn)，所以在單位換算中我們對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行差值換算得出新的經(jīng)驗(yàn)公式：

T=16.9-4.38(δ18Ocalcite-δ18Oseawater+0.27)+0.10(δ18Ocalcite-δ18Oseawater+0.27)2

該公式消除了在公式換算中出現(xiàn)的誤差，使得海水18Oseawater值由SMOW標(biāo)準(zhǔn)變?yōu)镻DB標(biāo)準(zhǔn)。

最后計(jì)算得到最終的海洋溫度，計(jì)算結(jié)果為下表所顯示的數(shù)據(jù)：(見表2)

表2 矯正后古海洋溫度值

樣品編號(hào)δ18O/10-33點(diǎn)平滑處理f(x)Residual晚三疊世T(℃)T3s0-13-8-8-7．10987-0．890135-0．1419．6310954T3s0-14-8．8-8-7．11606-0．883935-0．1419．60368762T3s0-15-7．7-7．7-7．10718-0．592825-0．1418．31914073T3s0-16-7．5-7．5-7．0832-0．416803-0．1417．54464921T3s0-17-5．9-6-7．044131．04413-0．1417．18115791T3s0-18-6-6-6．989970．989974-0．1417．4149921T3s0-19-8-6．5-6．920730．42073-0．1418．88244909T3s0-20-6．5-7．25-6．8364-0．413604-0．1417．53058919

五、結(jié)論

對(duì)南羌塘索布查地區(qū)晚三疊世灰?guī)r碳、氧同位素分析結(jié)果表明：

(1)南羌塘上三疊統(tǒng)灰?guī)r是在海相環(huán)境中形成的。

(2)在對(duì)δ18O值進(jìn)行矯正，消除“年代效應(yīng)”以后。我們計(jì)算出索布查地區(qū)下侏羅統(tǒng)的古海水溫度大約在16～21℃之間，且絕大多數(shù)在17～19℃之間，說(shuō)明當(dāng)時(shí)該地區(qū)為溫暖的亞熱帶氣候。

[1]孔為龍,李雙應(yīng),萬(wàn)秋,等.鎮(zhèn)安西口地區(qū)二疊紀(jì)碳氧同位素特征及意義.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011;34(7):1058—1065

[2]左景勛,彭善池,朱學(xué)劍.揚(yáng)子地臺(tái)寒武系碳酸鹽巖的碳同位素組成及地質(zhì)意義.地球化學(xué),2008,37(2):118—128

[3]RichozS,KrystynL,BaudA等.中東二疊紀(jì)-三疊紀(jì)邊界區(qū)間(伊朗和阿曼)：碳酸鹽碳同位素海洋曲線和沉積演化環(huán)境變化的詳細(xì)研究.亞洲地球科學(xué)雜志，2010,39(4)：236—253

[4]夏國(guó)清,伊海生.羌塘盆地雙湖地區(qū)曲色組冷泉碳酸鹽巖及其地質(zhì)意義.沉積與特提斯地質(zhì),2015(1):68—75

[5]王劍,付修根,譚富文,等.2010.羌塘中生代(T3—K1)盆地演化新模式.沉積學(xué)報(bào),2010,28(5):884—892

[6]ArmendárizM,RosalesI,BádenasB,etal.AnapproachtoestimateLowerJurassicseawateroxygen-isotopecompositionusingδ18OandMg/Caratiosofbelemnitecalcites(EarlyPliensbachian,northernSpain).TerraNova,2013,25(6):439—445

[7]RobertC.Scotese,PhanerozoicTemperatureCurve,PALEOMAPProject.2015