峡东地区成冰纪-埃迪卡拉纪转换时期Zn-Sr同位素特征及其古环境意义

摘要

陡山沱组沉积于晚前寒武纪末期冰期之后的埃迪卡拉纪,历经了一系列重大的地质历史事件和环境演变,例如全球性的冰期事件,其底部于Marinoan冰碛岩之上沉积的盖帽碳酸盐岩全球都有发育.另外,这一时期也出现了一系列的生物演化事件,峡东地区埃迪卡拉纪生物地层序列可以基本划为两统,下统对应以大型具刺疑源类为主的生物演化阶段;上统对应后生动物为特征的生物发展演化阶段.研究这一地质历史时期环境和生物的演化的相互关系,具有重要的意义.本文选取发育于峡东地区湖北省陈家园子剖面的陡山沱组一段（盖帽碳酸盐岩）和二段底部进行Zn-Sr同位素研究，探究冰期后环境与生物的演化和其之间的相互作用关系。锌作为生命必需元素，其同位素分馏也与生命活动密切相关，前人研究海水的Zn同位素组成可能和海洋的初级生产力相关，而海水的锶同位素组成则往往受到热液和大陆风化作用的影响。陈家园子陡山沱一段和二段底部的白云岩为冰期之后连续沉积的碳酸盐岩，本文用分布淋滤的方法提取碳酸盐岩中的锌和锶同位素信息，锌同位素组成在剖面上变化范围较大，近1‰，整体变化趋势分为两段，分别为盖帽碳酸盐之后锌同位素组成的微弱降低和这之后的显著升高，同时，锶同位素组成也呈现先升高后稳定的两段变化趋势。第一段锌同位素组成降低和锶同位素升高的趋势，可能反映了冰期之后大陆风化作用加强，陆源输入低δ66Zn和高87Sr/86Sr的物质；第二阶段的Zn同位素组成升高则可能对应海洋初级生产力的升高，大陆风化加强带来的丰富的营养物质，这对提高海洋初级生产力有重要作用。本研究结果反映了冰期之后生产力的恢复和环境变化对其的贡献，体现了使用Zn同位素进行环境和生命活动示踪的潜力。