【摘要】：埃迪卡拉紀(約635~542 Ma)是早期地球環(huán)境和生物演化的關鍵階段。迄今為止,豐富的沉積地球化學或化學地層學研究數(shù)據(jù)結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海洋和大氣環(huán)境狀態(tài)及其變化,例如海洋無機碳庫的劇烈擾動(碳酸鹽的碳同位素顯著負漂移事件)、海水氧化還原狀態(tài)空間不均一性和時間上的動態(tài)變化、海洋成氧與間歇性氧化等。然而上述研究內容均主要基于沉積過程特征,目前相對較少的報道重點關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)歷的成巖作用相對復雜,其大部分時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,而且還會弱化原始沉積組構的環(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,可記錄同時期孔隙水甚至底層海水信息,因此可與同時期古環(huán)境變化相聯(lián)系,檢驗或增強沉積過程信息的可靠性。本文選擇埃迪卡拉紀相對特殊的兩個時段或層位:“雪球地球“冰期結束后“蓋帽”碳酸鹽巖層位(約635 Ma)和埃迪卡拉紀冰期的潛在對應層位,因為這二個時段均以同時期劇烈的古沉積環(huán)境、古氣候變化為特征。試圖通過探索上述二個時段碳酸鹽巖沉積物的成巖作用過程,討論其對古環(huán)境、古氣候變化的可能指示意義或反饋響應。論文聚焦鄂西地區(qū)埃迪卡拉紀陡山沱組底部和中部碳酸鹽巖地層,利用地質和地球化學等多學科研究手段,對比現(xiàn)代海洋沉積和成巖作用原理,對陡山沱組相關碳酸鹽巖成巖作用過程得出以下新認識:1.峽東地區(qū)陡山沱組“蓋帽”碳酸鹽巖中具有最負碳同位素組成(δ13C低至-49‰VPDB)的甲烷信號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的相對時間序列中,屬于最晚世代膠結充填物,其形成時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晶扇表現(xiàn)出準同生至早期成巖或自生作用階段產物特征,其成核和生長于水—沉積物界面附近,無機碳同位素組成具有甲烷信號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,并可能與“蓋帽”沉積中后期海洋硫酸鹽輸入量增加有關。陡山沱組“蓋帽”沉積物在后期埋藏成巖階段,所含碳質物的拉曼光譜地質溫度計得出其經(jīng)歷的古溫度范圍普遍小于300℃,這與前人團簇同位素地溫計所指示的“蓋帽”經(jīng)歷了最高溫度近500℃的熱液事件結論之間有差異,但不排除陡山沱“蓋帽”成巖熱歷史中存在小于300℃的熱液活動作用,拉曼光譜地溫計古溫度結果符合沉積物埋藏地溫熱效應。2.部分淺水內陸棚沉積環(huán)境的陡山沱組地層中部可見六水碳鈣石硅質假晶分布,假晶產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方解石等其他類型碳酸鹽礦物成核生長的抑制作用有關。通過年代地層、生物地層和巖石地層等綜合對比,本文將陡山沱組中部六水碳鈣石假晶分布層位對應于約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質或甲烷厭氧氧化作用增強的影響,因此間接地認為陡山沱組六水碳鈣石硅質假晶成因還可能與Gaskiers冰期期間海洋有機質埋藏率增加有關系。此外,六水碳鈣石假晶作為Gaskiers冰期古氣候變化的礦物學證據(jù),極大地有助于厘清埃迪卡拉紀時期部分環(huán)境和生物演化事件的相互關系,包括EN3或Shuram負漂晚于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間上可能存在重疊等。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國地質大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P534.31

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本文編號：2408457