Изотопные характеристики углерода и кислорода карбонатных пород мезопротерозойской цзисянской системы бассейна Ордос и их значение

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 14082 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Палеообстановка карбонатных пород Цзися в мезопротерозойском бассейне Ордос изучена методами изотопного анализа углерода и кислорода, диагенетического анализа обстановки, восстановления палеосолености и палеотемпературы. Результаты показывают, что карбонатные породы системы Цзисянь всегда находились в приповерхностной среде и не были захоронены глубоко. Диапазоны изменения δ13CPDB и δ18OPDB относительно узкие и составляют от −5,75 до 1,41‰ и от −8,88 до −4,01‰ соответственно, что согласуется со стабильной приливно-плоской осадочной обстановкой в ​​течение мезопротерозоя на территории исследований. Значения палеосолености (Z) варьируются от 111,7 до 127,1, а значения палеотемпературы (Т) – от 32,7 до 57,33 °С, что указывает на относительно теплую палеоклиматическую обстановку в течение мезопротерозойской эры на исследуемой территории. Анализ показывает, что в теплой палеоклиматической обстановке, хотя изотопы углерода и кислорода, Z и Т имеют определенные колебания, их диапазоны относительно невелики, что в некоторой степени отражает стабильную тектоническую обстановку исследуемой территории в мезопротерозойскую эру. Комплексные исследования показывают, что в мезопротерозое бассейн Ордос имел теплый климат и стабильную тектоническую среду, что может быть хорошим ответом на положение Северо-Китайского блока вблизи экватора и непрерывное термическое опускание в мезопротерозое.

Мезопротерозой – важный этап геологической истории конвергенции и фрагментации суперконтинентов, во время которого произошло глобальное тектоническое событие, и аналитический метод, представленный изотопами углерода и кислорода, дает более обоснованный анализ1,2,3,4,5. В конце двадцатого века изотопные методы углерода и кислорода широко использовались при изучении агрегации и фрагментации множества суперконтинентов и Земли-снежка в протерозое с удовлетворительными результатами6,7,8,9,10. Карбонатные породы содержат много информации о характеристиках осадочных сред, среди которых изотопы кислорода могут определять температуру и соленость древней морской воды11; изотопный состав углерода фиксирует взаимодействие между глобальным углеродным циклом и атмосферой-океаном-биосферой12 и может широко использоваться для глобальной или региональной стратиграфической корреляции13; в то же время изотопы углерода могут отражать океанические циклы, продуктивность океана, запасы земного мусора и т. д., предоставляя возможность изучения древней морской среды. До сих пор изотопы углерода и кислорода карбонатных пород широко используются для глобального стратиграфического разделения и корреляции, а также реконструкций палеотемператур, палеосреды и палеоклимата.

Ученые провели обширные исследования по использованию изотопов углерода и кислорода в карбонатных породах протерозоя. Ли и др.14, проводя изотопный анализ протерозойского органического вещества и парагенетических карбонатных пород в бассейне Яньшань, предположили, что изотопы углерода могут быть хорошим показателем изменений биологического сообщества с подъемом и спадом уровня морской воды. Чу и др.15 провели систематический анализ изотопных характеристик углерода протерозойских карбонатных пород в системе Цзисянь и предположили, что высокие значения изотопов углерода в течение двух периодов времени на профиле могут быть реакцией на два тектонических события в глобальном масштабе. Луо и др.16 изучили мезопротерозойские толщи в районе Куанчэн и показали, что изотопы углерода и кислорода тесно связаны с цветением водорослей и колебаниями уровня моря. Успешное применение изотопных методов углерода и кислорода в протерозое и других древних слоях, а также анализ морских карбонатных пород разного возраста с помощью аналитических методов изотопов углерода и кислорода показывают, что они могут быть эффективным средством восстановления древней окружающей среды17,18,19, 20,21.