黔东南新元古代下江群甲路组大理岩的碳氧同位素组成及其意义

徐世林，杨瑞东

(贵州大学资源与环境工程学院，贵州　贵阳　550023)



黔东南新元古代下江群甲路组大理岩的碳氧同位素组成及其意义

徐世林，杨瑞东

(贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳550023)

黔东南地区发育的新元古代下江群，与湖南中西部的板溪群，广西北部的丹洲群属于同期地层。本文根据下江群甲路组中所夹大理岩的地质特征及其碳氧同位素组成，认为其有可能与华北青白口系景儿峪组中上部对比。运用氧同位素地质温度计原理计算出该大理岩的变质温度在630℃左右，这个温度高于前人普遍认为下江群属于浅变质绿片岩相的温度，笔者认为这可能是甲路组层位较老，经历了较多变质作用的结果。下江群以大量的碎屑岩为主，仅局部层位，如甲路组中出现一些透镜状碳酸盐岩沉积，代表强烈的裂谷作用下出现短暂的相对稳定、浅海环境，并沉积碳酸盐岩。

新元古代；甲路组；大理岩；碳氧同位素；沉积环境

P534.3；P597

A

1000-5943(2016)02-0091-05

秦守荣等[9](1984)建议将甲路组一名限用于原甲路组第二段。现今甲路组指整合于芙蓉坝组或归眼组之上，整合伏于新寨组之下的变质钙质岩系，即原义为甲路组第二段，与广西地矿局所称白竹组第二段相当，其在湘、黔、桂毗邻地区广泛分布。岩性主要为钙质板岩及钙质千枚岩、钙质片岩。钙质常呈微薄层或小透镜体状大理岩。

1　下江群甲路组大理岩

作为南华系中少量的碳酸盐岩，产于甲路组上段的透镜体大理岩很是特别。从江县甲路组实测剖面发育最完整。甲路组厚153 m，为暗灰绿色具条带状层理的绢云石英钙质片岩及绢云母—白云母石英钙质片岩，中部夹灰绿色薄层绢云母滑石片岩，上部时见大理岩透镜体。钙质片岩含大理岩小透镜体，风化面钙质流失呈蜂窝状孔洞。

雷山县城周围，也有甲路组大理岩出露，大理岩厚度变化大，呈大的透镜体产出，透镜体厚约5 m，为浅灰色至白色中厚层至块状(图1)。由于变质作用，岩石往往具有碎裂结构、糜棱结构(图2)。

2　样品与实验方法

本文对位于雷山县城出露的下江群甲路组大理岩采样，共采取10多个大理岩样品，样品滴稀盐酸后起泡，说明其具有碳酸钙，选出5件样品进行分析测试。样品被碎样成200目，每个样品取5克采用磷酸法在50℃，真空条件下充分反应72 h，将收集到的CO2气体送入MAT253C033稳定同位素气体质谱仪，测定其碳、氧同位素组成(表1)。

图1　雷山县甲路组实测剖面

图2雷山甲路组大理岩

Fig.2Griotte of jialu formation in Leishan

1—甲路组与上覆新寨组分界线，红线下为甲路组上段大理岩层；2—大理岩性相对变化较大，所以取了两个样；3—大理岩透镜体破碎结构；4—大理岩中具有纹理结构

表1　雷山甲路组大理岩碳氧同位素数据

3　甲路组碳氧同位素组成及地质意义

3.1甲路组碳同位素

根据碳氧同位素组成，可以看出碳同位素的变化曲线与氧同位素的变化曲线的一致性(图3)，说明这些大理岩的碳同位素是同期进行变化的，是单一地质作用对碳同位素进行改造的，大理岩的δ13C明显的负偏，其原因是变质分馏作用使得12C在变质过程中随CO2流失，13C的来源、水与岩石反应的程度以及脱气作用等因素决定了碳酸盐岩中碳同位素的组成都是小于-10.000‰，可以看出后期成岩作用的影响[21]。笔者认为正是变质作用对甲路组的碳酸盐岩进行改造成为了大理岩，4号样品的δ13C值为-2.152‰表现出与景儿峪组的接近，其δ18O也是正好接近-10.000‰。

图3　大理岩碳氧同位素曲线

本文所测的碳同位素值，是可以在进行适当的修正后使用的，能在理论上和其他层位的碳同位素值进行对比，并具有一定的古环境恢复意义。相比之景儿峪组的基本处于0值附近，并由正值逐步偏负的趋势[2]，接近景儿峪组顶部时，其碳同位素值为-0.490‰反应出沉积水位的不断变浅并最终暴露接受风化作用的影响的沉积过程。笔者推测若是没有变质作用的影响，本文采集样品的δ13C也应该在0值附近，正常的海相沉积。也恰好说明华北和华南在当时有相似的古海洋环境。

3.2雷山甲路组大理岩氧同位素分析其变质程度

根据经典的稳定同位素分馏平衡公式：1 000 lnα=A×106/T2+B≈δA-δB。式中的A取值2.78，B取值-3.40，δB取值-0.30‰[23]。将甲路组大理岩所测氧同位素值代入式中所得平均温度为630℃(表1)。

4　甲路组大理岩的沉积环境分析

中国新元古代中期地层沉积厚度巨大，有近10万米。但在华南，仅在甲路组(白竹组)上段沉积了少量的碳酸盐岩，华北则表现为以碳酸盐岩沉积为主，新元古代中期在Rodinia超大陆裂解的背景下，扬子板块的边缘裂解出了多处裂谷系统。东南缘的湘黔桂作为主要的沉积盆地一直备受关注，近年来其沉积构造背景逐步有一个相对统一的认识，四堡—晋宁运动之后，整个华南很快又进入了拉伸裂解阶段，甲路组及下江群正是反映出湘黔桂裂谷的发育过程，由冲—洪沉积开始，逐渐从滨浅海过渡到碳酸盐台地相，最后形成深海浊流沉积相，在全球海平面上升的基础上，裂谷稳定地拉伸和充填，形成巨厚的陆源碎屑沉积[6-12]。

图4　华南裂谷系沉积模式(据高林志等，2015)

碳酸盐沉积需要一个相对稳定的，陆源供给较少的浅水环境，在甲路组大理岩之后，尽管有Ca质沉积，但是由于裂谷的持续拉伸，加之冰期前全球的大规模风化性，陆源碎屑物质和岩浆物质不断加入，持续破坏着Ca2+和CO32-的平衡，很难沉淀出碳酸盐。华北则是由于其古老克拉通的刚性，在蔚县运动后进入一个稳定沉积的过程，整个青白口系表现出海侵退积型，到景儿峪组时进入稳定的碳酸盐滨岸沉积体系，同样在冰期前大海退环境下，景儿峪组长期暴露在水上进行长达近300 Ma的风化，寒武纪大海侵后才重新开始接受沉积，造就了青白口系的华北克拉通真正稳定盖层，而华南在裂谷系统的影响下一直都在接受碎屑岩沉积(图5)。

图5　华北青白口系沉积模式

5　结论

通过对雷山县城附近的下江群甲路组大理岩碳氧同位素初步的研究，得出以下认识。

(3)对甲路组碳酸盐岩沉积环境分析，认为华南地区以大量碎屑岩沉积为主，很少出现碳酸盐岩的原因是裂谷作用强烈，碳酸盐岩仅在裂谷早期相对稳定的浅海环境形成。

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Carbon and oxygen isotopic composition and its significance of Jialu Fm. marble，Neoproterozoic Xiajiang Gr.in Southeast Guizhou，China

XU Shi-lin，YANG Rui-dong

(CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering，GuizhouUniversity，Guiyang550025，Guizhou，China)

In Southeast Guizhou deposition of Neoproterozoic Xiajiang Gr，the central and Western Hunan Banxi Gr，Northern Guangxi DanZhou Gr belongs to the strata of the corresponding period.According to the Xiajiang Gr Jialu Fm clamped by the geological characteristics of marble’s carbon and oxygen isotopic composition，that has its possibility and North China Qingbaikou system Jingeryu Fm in upper contrast.Oxygen isotopic geothermomet-er principle applied to calculate the marble of the metamorphic temperature at around 630℃，the temperature higher than most previous researchers believed that Xiajiang Gr belongs to metamorphosed to greenschist facies of the temperature，the author think maybe it is a formation of the older，experienced as a result more metamorphism.Xiajiang Gr dominated by a large number of clastic rock，only local layers，such as Jialu Fm appear some lenticular carbonate sedimentary rocks，represent strong rifting appears short of relatively stable，shallow sea environment and carbonate sedimentary.

The Neoproterozoic；Jialu Fm，marble；Carbon and oxygen isotope；Sedimentary environment

2016-01-05

徐世林(1992—)，男，在读研究生，前寒武地层学研究。