彭平安等揭示晚奥陶—早志留世扬子地台五峰-龙马溪页岩的沉积环境

晚奥陶—早志留世是地质历史上十分重要的时期,其间发生了一系列重大气候、环境及生物多样性变化事件(如全球冰期事件、第一次生物大灭绝事件、海平面多期旋回变化等),受到科学界的广泛重视。同时,该时期也是全球重要的烃源岩发育时期,在世界许多地区都发育了一套黑色页岩(图1)。在这一时期,华南扬子地台沉积环境演化及烃源岩发育状态则更为复杂,不仅发生了明显的区域性构造运动事件(广西运动),还沉积了一套较为罕见的晚奥陶世五峰组黑色页岩,与沉积于华南早志留世的龙马溪组黑色页岩一起已经成为我国目前海相页岩气勘探开发的主力层位。独特的黑色页岩发育状态暗示了这一时期发生于扬子地台上的区域性构造事件对水体氧化还原状态演化具有明显影响,因此厘清构造事件与水体氧化还原状态演化将有助于加深对扬子地台上黑色页岩形成机制的理解。现有的基于单一剖面的水体氧化还原状态恢复工作并不能充分体现两者间的相关性。

  近期,中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室彭平安及中国地质大学(武汉)联合团队在该时期构造事件对水体氧化还原状态演化过程研究中取得新进展。研究利用了目前较为成熟的C-Fe-S恢复古水体氧化还原状态方法,通过选取扬子地台内部构造运动发生方向上的不同剖面进行分析,并与位于扬子地台开放海环境的剖面结果进行对比,探讨了全球环境变化背景下,区域性构造事件对扬子地台水体环境演化的影响。研究表明,扬子地台水体氧化还原状态同时受到了全球性和区域性因素的共同影响,但不同地区的主控因素并不相同。具体表现为位于开放海沉积环境地区水体演化受到全球性因素影响较大,而内部地区水体演化则明显受控于区域构造事件,而且位于构造运动方向上不同地区的水体演化历程也有不同。五峰组黑色页岩形成与构造事件形成的半封闭局限滞留海盆密切相关,龙马溪组黑色页岩形成则与冰期后海侵事件密切相关(图2)。此外,鉴于区域性构造事件对水体环境演化具有明显影响,研究进一步指出,基于地区(区域)的水化学恢复结果不能简单的用于评述全球海洋的化学状态,因此,开展结合区域性事件的全球多地区水化学恢复工作并进行综合比对,才有望加深对区域及全球晚奥陶—早志留世沉积环境及生物事件的理解。

   该研究成果近期发表在国际古环境研究主流期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology上,第一作者为广州地化所博士生刘宇。

   论文信息:Liu, Y; Li, C; Algeo, T.J; Fan, J.X; Peng, P.A. Global and regional controls on marine redox changes across the Ordovician-Silurian boundary in South China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2016, 463: 180-191. DOI: 10.1016/j.palaeo.2016.10.006

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018216303133

图1 A.晚奥陶-早志留世全球古大陆格局; B.秀山大田坝、长宁双河及王家湾剖面位置图;C.本研究的地层示意图

图2 广西运动对古水体环境的影响示意图