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冲绳海槽中段极端环境生物壳体与冷泉碳酸盐岩的碳-氧-硫同位素记录研究

冲绳海槽中段极端环境生物壳体与冷泉碳酸盐岩的碳-氧-硫同位素记...

引用

作者：李鑫中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

本文以冲绳海槽中段相互毗邻的冷泉、热液环境中双壳类生物壳体和冷泉碳酸盐岩为研究对象,深入分析了其矿物组成、碳-氧同位素以及碳酸盐晶格硫(CAS)特征,结合本海域的地质背景以及前人研究成果,开展了矿物学、地球化学分析,探讨了现代... 详细信息

本文以冲绳海槽中段相互毗邻的冷泉、热液环境中双壳类生物壳体和冷泉碳酸盐岩为研究对象,深入分析了其矿物组成、碳-氧同位素以及碳酸盐晶格硫(CAS)特征,结合本海域的地质背景以及前人研究成果,开展了矿物学、地球化学分析,探讨了现代冷泉和热液生物壳体、冷泉碳酸盐岩的环境恢复潜力以及指示意义。本研究取得如下几点认识:矿物学研究表明,冷泉区和热液区新鲜生物壳体成分由文石和方解石组成,方解石为主要成分,两类壳体显微结构相似,未发生成岩蚀变;冷泉区古老壳体化石以方解石为主,含有少量文石,显微结构显示其发生了后期成岩蚀变。碳-氧同位素研究表明,冷泉区新鲜生物壳体碳同位素值(-1.1～0.6‰,V-PDB)低于热液壳体(1.7～2.7‰,V-PDB),冷泉区古老壳体化石(-2.3～3.6‰,V-PDB)碳同位素值变化范围大,但最低值明显低于热液区,这与冷泉区流体以及冷泉碳酸盐岩较负的碳同位素一致;古冷泉区壳体化石(-2.3～3.6‰,V-PDB)和新鲜冷泉壳体(-1.1～0.6‰,V-PDB)碳-氧同位素组成存在差异,但新鲜壳体和壳体化石的碳-氧同位素具有很高的相关性(R=0.61),说明两类壳体碳-氧同位素具有相同的源,产生差异的主要原因是冷泉活动期次强弱变化,导致甲烷泄漏通量变化;热液壳体碳-氧同位素研究发现,生物壳体同位素组成会受生物速率的影响,生物生长速率越快,同位素值越负;研究区冷泉碳酸盐岩较负的碳同位素表明其主要碳源为生物成因的甲烷,其较正的氧同位素指示主要氧源为深部的水合物分解,碳-氧同位素较大的波动范围指示可能受到后期成岩蚀变或者其它物源的影响。碳酸盐晶格硫研究表明,冷泉区生物壳δS高于热液区,这与冷泉区孔隙水硫酸盐具有相对较高的硫同位素值相一致,说明生活在沉积物-海水界面的双壳类生物主要受孔隙水硫酸盐和海水硫酸盐影响;生物壳体δC和δS呈显著的负相关,说明甲烷通量越高壳体δC越负,δS越高,SMTZ界面越接近海底;碳酸盐岩的δO/δS的比值普遍等于或接近0.36,表明尽管碳酸盐岩受到成岩蚀变的影响,碳-氧同位素的波动较大,但冷泉碳酸盐岩的CAS可以忠实的记录沉积区地球化学信息,不受成岩蚀变的影响;冷泉碳酸盐岩碳同位素值与CAS的含量呈正相关,氧同位素值与CAS的含量呈负相关,碳同位素与CAS的硫同位素呈负相关,表明海底冷泉区甲烷通量越高,碳酸盐岩CAS的含量越低,碳同位素值越低,氧同位素值越高。

关键词：冲绳海槽生物壳体碳-氧-硫同位素碳酸盐晶格硫冷泉热液

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