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吴亚生等-GJ:寒武系年代地层划分新方法——碳同位素变化型曲线
2020-09-02 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  我国多个沉积盆地深部寒武系以白云岩为主,且缺失可用于地层对比的化石信息,因此如何对这些白云岩地层进行年代地层划分是国内外研究的重点与难点。国内外学者开展了大量的寒武纪碳同位素研究,以建立碳同位素地层学方法,揭示碳同位素演化的重要地质事件。较典型的工作是朱茂炎等综合他本人和其他学者的工作,在寒武系定义了10个碳同位素漂移事件Zhu et al., 2006其中的3事件BACEROECESPICE))被广泛用于全球地层对比然而,用碳同位素的突变事件,即显著的增大或减小事件,作为地层划分和对比的依据的方法也存在一定的局限性,比如碳同位素漂移的幅度易受成岩作用改变从而变得不明显,此外,漂移之间的地层无法划分。

  新疆柯坪的蓬莱坝发育了一条完整的近千米的寒武系白云岩剖面,前人曾对这条剖面开展了大量的地层学研究,由于中上统数百米地层不含化石,此前一直无法进行阶一级的精细年代地层划分。中国科学院地质与地球物理吴亚生副研究员与南京地质古生物研究所、中国石油塔里木油田公司、美国蒙特克莱尔大学的专家合作,对蓬莱坝剖面495个样品开展了碳同位素研究,获得了一条高质量的碳同位素曲线(图1)。该曲线有2个明显的负漂移(BACEROECE)和一个不明显的正漂移(SPICE),为确定塔里木盆地寒武系底界等界线提供了重要依据。

  他们将蓬莱坝剖面的曲线与前人已经发表的全球48个地点的寒武系碳同位素曲线进行对比后,发现整个寒武系的碳同位素曲线可以划分为10个不同的变化型(patterns);一些变化型代表碳同位素快速增大或减少,另外一些变化型代表碳同位素缓慢增大或减少;每一个变化型在至少3个古板块上出现,代表全球海水碳同位素变化特征。通过对各个剖面的变化型的地层化石分析,确定了每一个变化型代表的地质年代,从而建立了一个由10个变化型组成的寒武纪碳同位素地层标准曲线(图2),简称变化型曲线。利用这一曲线,首次实现了对塔里木盆地寒武纪台地区白云岩地层的阶一级精细年代地层划分。此外,他们利用这一曲线对前人文章中的地层划分错误进行了修正。 

  无论剖面是灰岩还是白云岩,无论是否含有化石,这一曲线都可用于对寒武纪碳酸盐岩地层进行连续的年代地层划分和全球对比。该方法突破了传统的漂移方法的局限性,对其它时代的地层学研究有示范意义,有望对化学地层的发展产生积极的影响。

1 新疆柯坪肖尔布拉克寒武系剖面碳同位素曲线(菱形代表样品层位)。左侧的年代地层划分是根据图2的变化型曲线作出

2 (上)寒武系纽芬兰统和第二统下部的碳同位素变化型曲线,由3个变化型(Angularian, Dampingan, Boxian)组成,左侧为与国际年代地层表的化石带和年代地层单位阶的关系;(下)寒武系第二统上部和苗岭统、芙蓉统的碳同位素变化型曲线,由7个变化型(Rabbitian等)组成,左侧为与国际年代地层表的化石带和年代地层单位阶的关系

  研究成果发表于Geological Journal。(Wu Y S, Wang W, Jiang H X, et al. Evolution patterns of seawater carbon isotope composition during the Cambrian and their stratigraphic significance[J]. Geological Journal, 2020. DOI: 10.1002/gj.3957)(原文链接 

    

 
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