南羌塘盆地晚三疊世肖茶卡組灰巖古海洋溫度的研究

陳 云

(成都理工大學地球科學學院 四川 成都 610059)

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南羌塘盆地晚三疊世肖茶卡組灰巖古海洋溫度的研究

陳 云

(成都理工大學地球科學學院 四川 成都 610059)

文章通過對西藏南羌塘盆地索布查地區晚三疊世肖茶卡組中的灰巖進行碳、氧同位素分析，對該地區的古海洋溫度進行恢復模擬。結果表明該地區灰巖為海相環境中沉積的，計算結果顯示溫度值T(℃)為16.2～21.6，從底至頂顯示為降低趨勢，說明當時的環境由溫暖向寒冷轉變。

南羌塘盆地；灰巖；碳氧同位素；古溫度

在地質歷史時期中，海水的碳氧同位素值可能會受到一系列復雜因素的影響，如氣候、大陸冰川的進退、有機體的埋藏和再氧化、生物生產力、構造運動或洋流模式的改變。由于我們缺乏古代海水樣品，因此古海洋的演化過程只能通過在其中沉積的攜帶體來重建。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]國內外對利用碳酸鹽巖中的碳、氧穩定同位素恢復古溫度已經達到相對成熟的階段[2-3]。本文利用統計分析軟件Past對“年代效應”進行校正，對原始數據進行平滑及去趨勢等處理，校正一些因各種因素而受到影響的數據，以更準確的計算一個時期的古海水溫度。

一、區域地質背景

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，東西長約640km，面積約為1.92×105km2。該盆地是在前古生界結晶基底和褶皺基底上發育的，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個次級構造單元(Fuetal.，2013；王劍等，2010)[4]。本次采樣點為索布查地區肖茶卡組連續的地層剖面，采樣位置為：北緯32°24′47″，東經89°54′33″附近。

二、研究區域C、O同位素地球化學特征

本次共采集灰巖共20塊，樣品分布數據如下所示(見表1)。

表1 南羌塘索布查地區灰巖樣品數據及古鹽度分布表

測得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、古環境海水鹽度分析

基恩和韋伯把δ13C、δ18O二者結合起來用以指示古鹽度，并且得到以下方程式來區別侏羅紀和更新時代的海相石灰巖和淡水石灰巖：

Z=2.048×(δ13C+50)+0.498×(δ18O+50)(δ為PDB標準)

當Z<120時為淡水石灰巖；Z=120時為未定型石灰巖；Z>120時為海相石灰巖[5]。

可以看出古海水鹽度是相對穩定的，古海水鹽度計算的Z值波動范圍為127.46～130.66，平均值為128.79，且主要集中在128左右。因此說明當時的古海水鹽度是相對穩定的，所以鹽度對δ18O值的影響可以忽略的從而排除了鹽度對δ18O值的影響。

四、古環境海水溫度分析

古海水溫度可以用氧同位素進行計算，用δ18O測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)對其進行了進一步修改得出經驗公式：

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

T為灰巖在形成過程中古海水的溫度，δ18Ocalcite為檢測樣品的δ18O值(PDB標準)，δ18Oseawater為古海水的δ18O值(SMOW標準)。

在海水溫度計算經驗公式中，使用的是SMOW標準值，而在我們的實際計算中使用的是PDB標準，所以在單位換算中我們對經驗公式進行差值換算得出新的經驗公式：

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的誤差，使得海水18Oseawater值由SMOW標準變為PDB標準。

最后計算得到最終的海洋溫度，計算結果為下表所顯示的數據：(見表2)

表2 矯正后古海洋溫度值

樣品編號δ18O/10-33點平滑處理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、結論

對南羌塘索布查地區晚三疊世灰巖碳、氧同位素分析結果表明：

(1)南羌塘上三疊統灰巖是在海相環境中形成的。

(2)在對δ18O值進行矯正，消除“年代效應”以后。我們計算出索布查地區下侏羅統的古海水溫度大約在16～21℃之間，且絕大多數在17～19℃之間，說明當時該地區為溫暖的亞熱帶氣候。

[1]孔為龍,李雙應,萬秋,等.鎮安西口地區二疊紀碳氧同位素特征及意義.合肥工業大學學報(自然科學版),2011;34(7):1058—1065

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

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

[4]夏國清,伊海生.羌塘盆地雙湖地區曲色組冷泉碳酸鹽巖及其地質意義.沉積與特提斯地質,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.沉積學報,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