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      郭煬銳等-Marine Geology：在利用團簇同位素技術(shù)研究島礁碳酸鹽成巖作用上取得新進(jìn)展
      
										
      
											撰稿：       
											    
											發(fā)布時(shí)間：2021-05-25 

										
      
										
              島礁碳酸鹽是研究熱帶海洋氣候環(huán)境演變的重要載體，其中富含的多種元素、同位素地球化學(xué)指標可以指示碳酸鹽沉積環(huán)境的物理化學(xué)條件。然而，島礁碳酸鹽成巖蝕變過(guò)程可能改造了這些指標指示的原始信息。因此，我們需要識別島礁碳酸鹽的成巖環(huán)境和成因機制，從而更精準地評估島礁碳酸鹽在重建氣候環(huán)境演變記錄上的有效性。在以往研究中應用常規氧同位素溫度計指示成巖溫度時(shí)往往會(huì )受到成巖流體氧同位素組成（δ18O）的影響，而近年來(lái)不斷發(fā)展的碳酸鹽團簇同位素（clumped isotope，以Δ47值量化表示）溫度計在指示溫度時(shí)無(wú)需假設成巖流體的δ18O值。而聯(lián)合這兩種溫度計可以在獲得更準確的礁體成巖環(huán)境溫度的同時(shí)也推導出成巖流體的δ18O值。這些信息可用于評估碳酸鹽如次生方解石和白云石的形成環(huán)境和成因機制。對此，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所同位素地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室穩定同位素地球化學(xué)學(xué)科組郭煬銳博士后、鄧文峰研究員等和中國科學(xué)院南海研究所顏文研究員等人基于南沙群島美濟礁長(cháng)達1千米的南科1井巖芯樣本進(jìn)行了相關(guān)的元素、同位素地球化學(xué)分析，結果獲得了以下主要認識：

      　　1）美濟礁在過(guò)去約23 Ma里經(jīng)歷了至少兩次礁體暴露于海平面之上的事件，對應深度的碳酸鹽碳、氧同位素組成呈現顯著(zhù)的相關(guān)性，指示了明顯的早期淡水成巖蝕變作用（圖1）；

      圖1 不同深度碳酸鹽碳氧同位素組成特征

      　　2）美濟礁中部約128到540米之間整體發(fā)育有純度較高的白云石，有序度在0.3-0.6之間。巖相分析表明，這些白云石主要為交代和膠結成因，聯(lián)合碳酸鹽δ18O和Δ47溫度計獲得流體δ18O值表明，這些白云石是在接近現代海水環(huán)境條件下的蝕變產(chǎn)物（圖2）；

      圖2 南科1井巖芯碳酸鹽礦物成分、有序度和同位素地球化學(xué)組成

      　　3）通過(guò)美濟礁碳酸鹽Δ47溫度與海水垂向溫度剖面對比分析，大部分成巖蝕變過(guò)程（方解石化、白云石化等）很可能發(fā)生在海平面以下約200米的水深范圍以?xún)龋▓D3）。整個(gè)巖芯的Δ47值雖然記錄了礁體早期成巖蝕變的溫度，但依然反映了地表熱帶氣候環(huán)境溫度條件。

      　　本研究利用團簇同位素技術(shù)，對成巖蝕變溫度和成巖流體組成提供了有效的制約，為美濟礁的成巖蝕變建立了基本環(huán)境框架，為進(jìn)一步解析熱帶海島白云石的成因和成巖模式提供了依據。

      圖3 團簇同位素溫度與現代海水溫度對比

      　　該項研究受?chē)易匀豢茖W(xué)基金項目、中科院先導專(zhuān)項、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃和南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗室重大專(zhuān)項團隊項目等聯(lián)合資助，成果發(fā)表在《Marine Geology》上。

      　　Guo, Y.R., Deng, W.F., Liu, X., Kong, K., Yan, W., Wei, G.J., 2021. Clumped isotope geochemistry of island carbonates in the South China Sea: Implications for early diagenesis and dolomitization. Marine Geology 437, 106513.

      　　鏈接：https://doi.org/10.1016/j.margeo.2021.106513
      
									
      
								
      
								
      
												
					
      
						
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