鄂西秭归盆地下侏罗统香溪组泥岩地球化学特征及其古环境意义GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS AND PALEOENVIRONMENTAL SIGNIFICANCE OF MUDSTONES FROM THE LOWER JURASSIC XIANGXI FORMATION IN THE ZIGUI BASIN, WESTERN HUBEI PROVINCE, CHINA
代军,王永栋,周宁,李丽琴
摘要(Abstract):
泥岩中主量元素、微量元素的变化与沉积环境和古气候的变化息息相关。本文利用XRF和ICP-MS等技术手段分析了鄂西秭归地区头道河剖面下侏罗统香溪组泥岩中的主量元素和微量元素,揭示香溪组沉积时期的沉积环境和古气候特征。头道河剖面香溪组上段第1—12层Sr含量均值为113.8×10~(-6),第13层均值骤增为2838.3×10~(-6),指示水体盐度大幅上升, Ba含量及Sr/Ba比值变化指示了相同的结果。这可能是由于香溪组沉积晚期气候变得炎热干旱,水体蒸发量迅速增大导致。Ni/Co、Cu/Zn及Ce_(anom)等指标指示香溪组沉积水体介质由早期的富氧条件转变为晚期的还原条件。Sr、Mg/Ca及CIA等指标反映了香溪组沉积晚期发生了气候升温干热化事件。这些元素分析结果揭示了香溪组上部炎热干旱的古气候特征,可能与早侏罗世托阿尔期(Toarcian)缺氧事件(T-OAE)有关。
关键词(KeyWords): 早侏罗世;香溪组;秭归盆地;地球化学;古气候;湖北
基金项目(Foundation): 中国科学院战略性先导科技专项(B类)(XDB26010302);; 国家自然科学基金(41790454、41572014);; 青年科学基金(42002001);; 现代古生物学和地层学国家重点实验室(20191103、203126)共同资助
作者(Author): 代军,王永栋,周宁,李丽琴
DOI: 10.19839/j.cnki.dcxzz.2021.0002
参考文献(References):
- 陈辉明,孟繁松,张振来.2002.鄂西秭归盆地下侏罗统香溪组新层型剖面研究.地层学杂志,26(3):187-192.
- 陈辉明,张振来.2003.湖北秭归泄滩沙镇溪组底部轮藻化石的发现.华南地质与矿产,3:54-59.
- 陈晓慧,曾建理,张廷山,祝海华,张婧璇,李世鑫,李耀羽.2019.川东北地区中侏罗世新田沟期古气候波动的地球化学响应.地质学报,93(12):3223-3238.
- 邓宏文,钱凯.1993.沉积地球化学与环境分析.兰州:甘肃科学技术出版社.
- 邓胜徽,卢远征,樊茹,方林浩,李鑫,刘璐.2012.早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件及其在陆地生态系统中的响应.地球科学(中国地质大学学报),S2:23-38.
- 龚志愚,张汉金,李忠林.2014.秭归盆地沉积作用及发展演化.资源环境与工程,b04:35-39.
- 郭来源,李忠生,解习农,尚飞,樊中海,刘峥君,吴峰.2015.湖相富有机质泥页岩地球化学元素高频变化及其地质意义:以泌阳凹陷BY1井取心段为例.现代地质,29(6):1360-1370.
- 郭望,张卫刚,李玉宏,雷迅,李永红,陈刚,张云鹏,陈磊,徐学敏.2020.柴北缘大煤沟组七段页岩地球化学特征:对中侏罗世晚期物源及风化作用的指示及意义.沉积学报,38(3):676-686.
- 胡俊杰,马寅生,王宗秀,柳永清,高万里,钱涛.2017.地球化学记录揭示的柴达木盆地北缘地区中-晚侏罗世古环境与古气候.古地理学报,19(3):480-490.
- 赖玮,阮壮,王黎栋,沈臻欢.2019.川东北地区七里峡剖面须家河组泥岩地球化学特征及其地质意义.岩石矿物学杂志,38(5):657-672.
- 雷开宇,刘池洋,张龙,吴柏林,寸小妮,孙莉.2017.鄂尔多斯盆地北部侏罗系泥岩地球化学特征:物源与古沉积环境恢复.沉积学报,35(3):200-215.
- 李明涛,李黎明,梁志荣.2020.宁夏同心地区古近纪-新近纪沉积岩地球化学特征及意义.矿物岩石地球化学通报,39(2):304-318.
- 李文博,李晓海,丁秋红,陈树旺,张健.2019.辽宁北部秀水盆地白垩系义县组泥岩地球化学特征及地质意义.现代地质,33(2):284-292.
- 李旭兵,孟繁松.2002.鄂西香溪组植物化石的新发现及时代问题.华南地质与矿产,4:35-40.
- 梁万乐,李贤庆,魏强,李谨,孙可欣,和钰凯,和钰凯,张亚超.2019.库车坳陷北部山前带中生界泥岩元素地球化学特征及其沉积环境意义.矿业科学学报,5:375-383.
- 梁子若,侯明才,曹海洋,晁晖.2020.内蒙古大青山石拐盆地侏罗系元素地球化学特征及沉积环境指示意义.成都理工大学学报(自然科学版),47(3):307-317.
- 刘刚,周东升.2007.微量元素分析在判别沉积环境中的应用:以江汉盆地潜江组为例.石油实验地质,29(3):307-310,314.
- 刘田,冯明友,王兴志,陈波,张良华,刘小洪.2019.渝东北巫溪地区晚奥陶世五峰期元素地球化学特征及其对沉积环境的限制.天然气地球科学,30(5):740-750.
- 孟繁松.1984.鄂西早侏罗世几种植物化石及植物与含煤性的关系.植物学报(英文版),1:99-104.
- 孟繁松.1987.植物化石//长江三峡地区生物地层学(4)三叠纪-侏罗纪分册.北京:地质出版社,239-257.
- 孟繁松,李旭兵.2004.三峡库区川东-鄂西早-中侏罗地层的精细对比及沉积环境变化.华南地质与矿产,3:59-66.
- 钱利军,陈洪德,林良彪,徐胜林,欧莉华.2012.四川盆地西缘地区中侏罗统沙溪庙组地球化学特征及其环境意义.沉积学报,30(6):1061-1071.
- 渠洪杰,胡健民,崔建军,武国利,田蜜,施炜,赵陕兰.2009.大巴山构造带东段秭归盆地侏罗纪沉积充填过程及其构造演化.地质学报,83(9):1255-1268.
- 黎文本,尚玉珂.1980.鄂西中生代含煤地层中的孢粉组合.古生物学报,19(3):201-219.
- 斯行健.1949.鄂西香溪煤系植物化石.中国古生物志(总号第139册),新甲种2号,北京:中央地质调查所印行.
- 孙柏年,杨恕.1988.鄂西“香溪群”植物化石补充研究.兰州大学学报(自然科学版),S1:86-93.
- 田景春.2016.沉积地球化学.北京:地质出版社.
- 王随继,黄杏珍.1997.泌阳凹陷核桃园组微量元素演化特征及其古气候意义.沉积学报,15(1):65-70.
- 王益友,郭文莹,张国栋.1979.几种地球化学标志在金湖凹陷阜宁群沉积环境中的应用.同济大学学报(自然科学版),2:54-63.
- 王永栋,梅盛吴.1999.鄂西早侏罗世一种马通科植物生殖器官的微细构造及原位孢子特征.科学通报,44(4):412.
- 王永栋,田宁,蒋子堃,梅盛吴.2009.鄂西早侏罗世香溪植物群真蕨植物研究进展.古生物学报,48(3):527-540.
- 吴舜卿,叶美娜,历宝贤.1980.鄂西香溪群晚三叠世及早、中侏罗世植物化石.中国科学院南京地质古生物研究所集刊,14:1-131.
- 吴向午.1988.鄂西中侏罗世香溪组几种本内苏铁.古生物学报,27(6):97-157.
- 吴向午.1991.湖北秭归中侏罗世香溪组几种紫萁科植物.古生物学报,30(5):570-581.
- 谢国梁,沈玉林,赵志刚,魏展航,蔡佳,周豪.2013.西湖凹陷平北地区泥岩地球化学特征及其地质意义.地球化学,42(6):599-610.
- 熊小辉,肖加飞.2011.沉积环境的地球化学示踪.地球与环境,39(3):405-414.
- 徐崇凯,刘池洋,郭佩,黎茂稳,黄雷,赵岩,潘银华,张益银.2018.潜江凹陷古近系潜江组盐间泥岩地球化学特征及地质意义.沉积学报,36(3):194-206.
- 余平辉,马锦龙,廖建波,李志勇,邸俊.2020.柴达木盆地昆北地区路乐河组/下干柴沟组泥岩地层地球化学特征及古环境意义.干旱区地理,43(3):679-686.
- 张妮,林春明,周健,陈顺勇,张猛,刘玉瑞,董桂玉.2012.苏北盆地高邮凹陷古近系戴南组一段元素地球化学特征及其地质意义.地质学报,86(2):53-63.
- 张天福,孙立新,张云,程银行,李艳锋,马海林,鲁超,杨才,郭根万.2016.鄂尔多斯盆地北缘侏罗纪延安组、直罗组泥岩微量、稀土元素地球化学特征及其古沉积环境意义.地质学报,90(12):3454-3472.
- 郑荣才,杨梅青.1999.鄂尔多斯盆地长6油层组古盐度研究.石油与天然气地质,20(1):20-25.
- 周宁.2019.早侏罗世托阿尔期大气CO2浓度重建及气候演变:以鄂西秭归植物化石为例[博士学位论文].南京:中国科学院南京地质古生物研究所.
- Dypvik H.1984.Geochemical compositions and depositional conditions of Upper Jurassic and Lower Cretaceous Yorkshire clays,England.Geological Magazine,121(5):489.
- Elderfield H,Greaves M.1982.The rare earth elements in seawater.Nature,296(5854):214-219.
- Fedo C,Nesbitt W,Young G.1995.Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols,with implications for paleoweathering conditions and provenance.Geology,23(10):921-924.
- Hallberg R.1976.Geochemical method for investigation of paleoredox conditions in sediments.Ambio Special Report,4:139-147.
- Jia J,Bechtel A,Liu Z,Strobl S,Sun P,Sachsenhofer R.2013.Oil shale formation in the Upper Cretaceous Nenjiang Formation of the Songliao Basin (NE China):Implications from organic and inorganic geochemical analyses.International Journal of Coal Geology,113:11-26.
- Jochum K,Nohl U.2008.Reference materials in geochemistry and environmental research and the GeoReM database.Chemical Geology,253(1-2):50-53.
- Jones B,Manning D.1994.Comparison of geochemical indices used for the interpretation of depositional environments in ancient mudstones.Chemical Geology,111:112-129.
- Lermanm A.1978.Lakes:Chemistry,Geology,Physics.Berlin:SpringerVerlag.
- Long X,Yuan C,Sun M,Xiao W,Wang Y,Cai K,Jiang Y.2012.Geochemistry and Nd isotopic composition of the Early Paleozoic flysch sequence in the Chinese Altai,Central Asia:Evidence for a northward-derived mafic source and insight into Nd model ages in accretionary orogen.Gondwana Research,22:554-566.
- McDonough W,Sun S.1995.The Composition of The Earth.Chemical Geology,120:223-254.
- McElwain J,Wademurphy J,Hesselbo S.2005.Changes in carbon dioxide during an oceanic anoxic event linked to intrusion into Gondwana coals.Nature,435(7041):479-482.
- Mclennan S.1989.Rare earth elements in sedimentary rocks:Influence of provenance and sedimentary processes.Geochemistry and mIneralogy of rare earth elements.Review of Mineralogy,21:169-200.
- Nesbitt H,Young G.1982.Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites.Nature,299(5885):715-717.
- Rimmer S,Thompson J,Goodnight S,Robl T.2004.Multiple controls on the preservation of organic matter in Devonian-Mississippian marine black shales:geochemical and petrographic evidence.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,215(1-2):125-154.
- Vakhrameyeev V.1991.Jurassic and Cretaceous Floras and Climates of the Earth.Sydney:Cambridge University Press.
- Wang Y.2002.Fern ecological implications from the Lower Jurassic in Western Hubei,China.Review of Palaeobotany&Palynology,119(1-2):125-141.
- Wang Y,Guignard G,Thevenard F,Dilcher D,Barale G,Mosbrugger M,Yang X,Mei S.2005.Cuticular anatomy of Sphenobaiera huangii(Ginkgoales) from the Lower Jurassic of Hubei,China.American Journal of Botany,92(4):709-721.
- Wang Y,Mei S.1999.Fertile organs and in situ spores of a matoniaceous fern from the Lower Jurassic of West Hubei.Chinese Science Bulletin,14:1333-1337.
- Wang Y,Ni Q,Tian N,Jiang Z.2008.Diversity variation and tempo-spatial distribution of Otozamites (Bennettitales) in the Mesozoic of China.Palaeoworld,17(3/4):222-234.
- Wei W,Algeo J.2019.Elemental proxies for paleosalinity analysis of ancient shales and mudrocks.Geochimica et Cosmochimica Acta,287:341-366.
- Wright J,Schrader H,Holser W.1987.Paleoredox variations in ancient oceans recorded by rare earth elements in fossil apatite.Geochimical et Cosmochimica Acta,51(3):631-644.
- Zhou N,Wang Y,Li Y,Porter A,Kürschnerd M,Li L,Lu N,McElwain J.2020.An inter-comparison study of three stomatal-proxy methods for CO2 reconstruction applied to Early Jurassic Ginkgoales plants.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,542:109547.