南羌塘盆地晚三叠世肖茶卡组灰岩古海洋温度的研究

陈 云

(成都理工大学地球科学学院 四川 成都 610059)



南羌塘盆地晚三叠世肖茶卡组灰岩古海洋温度的研究

陈 云

(成都理工大学地球科学学院 四川 成都 610059)

文章通过对西藏南羌塘盆地索布查地区晚三叠世肖茶卡组中的灰岩进行碳、氧同位素分析，对该地区的古海洋温度进行恢复模拟。结果表明该地区灰岩为海相环境中沉积的，计算结果显示温度值T(℃)为16.2～21.6，从底至顶显示为降低趋势，说明当时的环境由温暖向寒冷转变。

南羌塘盆地；灰岩；碳氧同位素；古温度

在地质历史时期中，海水的碳氧同位素值可能会受到一系列复杂因素的影响，如气候、大陆冰川的进退、有机体的埋藏和再氧化、生物生产力、构造运动或洋流模式的改变。由于我们缺乏古代海水样品，因此古海洋的演化过程只能通过在其中沉积的携带体来重建。这种沉积携带体一般是保存完好的生物壳体和全岩的碳、氧同位素。[1]国内外对利用碳酸盐岩中的碳、氧稳定同位素恢复古温度已经达到相对成熟的阶段[2-3]。本文利用统计分析软件Past对“年代效应”进行校正，对原始数据进行平滑及去趋势等处理，校正一些因各种因素而受到影响的数据，以更准确的计算一个时期的古海水温度。

一、区域地质背景

羌塘盆地位于可可西里-金沙江缝合带与班公湖-怒江缝合带之间，南北宽约300km，东西长约640km，面积约为1.92×105km2。该盆地是在前古生界结晶基底和褶皱基底上发育的，以中生界海相地层为主的残留盆地，也是青藏高原最大的海相沉积盆地。根据地球物理资料，由南至北划分为南羌塘凹陷带、中央隆起带和北羌塘凹陷带3个次级构造单元(Fuetal.，2013；王剑等，2010)[4]。本次采样点为索布查地区肖茶卡组连续的地层剖面，采样位置为：北纬32°24′47″，东经89°54′33″附近。

二、研究区域C、O同位素地球化学特征

本次共采集灰岩共20块，样品分布数据如下所示(见表1)。

表1 南羌塘索布查地区灰岩样品数据及古盐度分布表

测得C、O同位素变化范围为：δ13C(PDB)为0.002～0.0031，δ18O(PDB)为-0.0053～-0.0088，C、O同位素平均值为：δ13C(PDB)=0.00240，δ18O(PDB)=-0.00688。

三、古环境海水盐度分析

基恩和韦伯把δ13C、δ18O二者结合起来用以指示古盐度，并且得到以下方程式来区别侏罗纪和更新时代的海相石灰岩和淡水石灰岩：

Z=2.048×(δ13C+50)+0.498×(δ18O+50)(δ为PDB标准)

当Z<120时为淡水石灰岩；Z=120时为未定型石灰岩；Z>120时为海相石灰岩[5]。

可以看出古海水盐度是相对稳定的，古海水盐度计算的Z值波动范围为127.46～130.66，平均值为128.79，且主要集中在128左右。因此说明当时的古海水盐度是相对稳定的，所以盐度对δ18O值的影响可以忽略的从而排除了盐度对δ18O值的影响。

四、古环境海水温度分析

古海水温度可以用氧同位素进行计算，用δ18O测定古大洋水温的方法最早是由尤雷(H.C Urey，1948)提出的，沙克莱顿(shackleton，1974)对其进行了进一步修改得出经验公式：

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

T为灰岩在形成过程中古海水的温度，δ18Ocalcite为检测样品的δ18O值(PDB标准)，δ18Oseawater为古海水的δ18O值(SMOW标准)。

在海水温度计算经验公式中，使用的是SMOW标准值，而在我们的实际计算中使用的是PDB标准，所以在单位换算中我们对经验公式进行差值换算得出新的经验公式：

T=16.9-4.38(δ18Ocalcite-δ18Oseawater+0.27)+0.10(δ18Ocalcite-δ18Oseawater+0.27)2

该公式消除了在公式换算中出现的误差，使得海水18Oseawater值由SMOW标准变为PDB标准。

最后计算得到最终的海洋温度，计算结果为下表所显示的数据：(见表2)

表2 矫正后古海洋温度值

样品编号δ18O/10-33点平滑处理f(x)Residual晚三叠世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、结论

对南羌塘索布查地区晚三叠世灰岩碳、氧同位素分析结果表明：

(1)南羌塘上三叠统灰岩是在海相环境中形成的。

(2)在对δ18O值进行矫正，消除“年代效应”以后。我们计算出索布查地区下侏罗统的古海水温度大约在16～21℃之间，且绝大多数在17～19℃之间，说明当时该地区为温暖的亚热带气候。

[1]孔为龙,李双应,万秋,等.镇安西口地区二叠纪碳氧同位素特征及意义.合肥工业大学学报(自然科学版),2011;34(7):1058—1065

[2]左景勋,彭善池,朱学剑.扬子地台寒武系碳酸盐岩的碳同位素组成及地质意义.地球化学,2008,37(2):118—128

[3]RichozS,KrystynL,BaudA等.中东二叠纪-三叠纪边界区间(伊朗和阿曼)：碳酸盐碳同位素海洋曲线和沉积演化环境变化的详细研究.亚洲地球科学杂志，2010,39(4)：236—253

[4]夏国清,伊海生.羌塘盆地双湖地区曲色组冷泉碳酸盐岩及其地质意义.沉积与特提斯地质,2015(1):68—75

[5]王剑,付修根,谭富文,等.2010.羌塘中生代(T3—K1)盆地演化新模式.沉积学报,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