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铝土矿 C、O 同位素古盐度分析

[作者:阳泉莫来石] [日期:16-11-18]

阳泉铝土矿样品中 13 C 的分布较复杂,但样品均轻,说明水流不畅,环境相对闭塞,还原程度较高

沉积碳酸盐中的氧同位素在一定程度上可以反应介质的温度和盐度,温度变化不大的情形下,δ 18 O会随着盐度的升高而变大。C、O 同位素值变化范围较广,说明当时水介质盐度变化较大,基斯综合利用δ 13 C V - PDB、δ18 OV - PDB 数值指示古盐度,并提出了用方程式来区分海相及淡水碳酸盐岩:Z = 2. 048 × (δ 13 C V-PDB + 50) +0. 498 × (δ 18 O V-PDB + 50),其中,当 Z > 120 时为海相,Z < 120 时为淡水相。经计算,含矿岩系样品 Z 值为 95. 64 ~116. 51,均小于120,由此可见,成岩过程以淡水为主,形成过程中有海少的入侵才会导致盐度发生变化;从 C、O 同位素分布来看,灰岩样品分布在含膏盐等泻湖成岩区,其余样品分布在淡水成岩区。

古地理环境
δ 13 C 的偏负程度是环境闭塞程度和还原强度的标志,在局限和开放、还原和氧化环境中,碳酸盐的氧、碳同位素组成均有明显的差别,碳同位素含量在海相中接近于 0%。由于陆植物比海生植物富 12C,淡水碳酸盐中则贫 13 C ,而富12 C [8] 。阳泉铝土矿样品中 13 C 的分布较复杂,但样品均轻,说明水流不畅,环境相对闭塞,还原程度较高,从样品 DF02 -5、6,DF03 -3、6,CL01 -5、6,TC044 -6、7,ZK517 -4、5,CTC025 -5.6 来看,δ 13 C 自下向上增加,δ13 C 的波动体现海平面的变化,表明铝土矿含矿岩系在形成过程中局部可能存在短暂的地形隆升(鉴于样品数量的原因,是否还存在地形沉降的过程,还有待研究)。因此,整个阳泉地区并非是一成不变的闭塞环境。

古气候
淡水碳酸盐的 δ 18 O 与当地大气降水 δ 18 O 值具有良好的线性关系,而大气降水与年均温度呈正相关,δ18 O 值越高,当时平均气温越高,从含矿岩系来看,自下向上,δ 18 O 值变化多样,表明含矿岩系形成过程中伴随着气候的相对冷暖变化,应用相关公式可以定量恢复古温度变化,本研究用古温度计算修正公式进行了初步计算:T = 16. 9 - 4. 38(δ 18 O 校正 + 2. 8) +0. 1(δ 18 O 校正 + 2. 8)2 .应用此公式计算出来古水温最低为47 ℃,根据前述分析,这些样品并非是在正常盐度海水介质条件下形成,再加上受到成岩作用及后期改造的影响,通过有关公式计算出来的结果并不能完全无误地体现古气候,因此定量古温度是欠妥的。尽管如此,据研究,山西北部铝土矿均形成于古地磁北纬 8. 2°左右的大陆临近海洋地区,从含矿岩系内部含炭质以及大量的植物化石碎片可以反映当时为热带、亚热带的气候环境。

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