三块普通球粒陨石和煤山P/T界线粘土层的Re-Os同位素地球化学

摘要

Re-Os同位素体系具有特殊的地球化学性质，长期以米受剑地球科学家们的广泛关注。自上世界90年代初NTIMS测定Re-Os同位素成功后，它被广泛应用于地球科学的各个领域，为地球化学家们提供了新的工具。 本文研究了2种不同类型岩石样晶的Re-Os同何素地球化学，即陨落在我国境内的3块普通球粒陨石和被国际地球科学联合会确定为全球层型剖面和点(GSSP)的长兴煤山P/T界线层粘土岩。前者为了了解宇宙小天体样品的Re-Os同位素特征，后者为了了解二叠-三叠之交生物大灭绝时期粘土层和古海水的Re-Os同位素特征，探讨生物灭绝的起因。 三块普通球粒陨石分别为毫县陨石(LL3.8)、庐江陨石(LL6)和吉林陨石雨样品(H5)。将毫县和庐江陨石样品分为磁性部分、非磁性部分和全岩样品；吉林陨石雨样品分为固体团块和全岩样品，分别测定Re和Os元素丰度及Os同位素组成。陨石全岩样品的Re含量为13.8ppb～80.1ppb，Os含量为163ppb～1137ppb：磁性部分的Re含量为418ppb～574ppb，Os含昔为3656ppb～6526ppb；非磁性部分的Re含量为2.63ppb～11.8ppb，Os含量为26.58ppb～190.6ppb。吉林陨石中固体团块的Re平均含量为28.2ppb，Os平均含量为213.8ppb。毫县陨石全岩的Re、Os含量在LL型普通球粒陨石范围的中间位置，庐江陨石全岩的Re、Os含姑在LL型普通球粒陨石范围的低端，吉林陨石全岩的Re、Os含量在H型球粒陨石范围的中间位置。庐江陨石全岩的Re、Os含量支持了它的化学分类为LL型普通球粒陨石。毫县陨石和庐江陨石磁性部分的Re、Os含量在ⅡA+ⅢA型高Os铁陨石的范围内，而吉林陨石体团块的Re、Os含量在Ⅱb+ⅢB型低Os铁陨石的范围内。毫县陨石和庐江陨石的非磁性部分的Re、Os含量很低，低于LL型陨石范围的下限。毫县陨石磁性部分的Re、Os含量较低，这可能是太阳系早期陨石母体形成时的特征，支持了毫县陨石形成过程中难熔亲铁元素和亲石元素可能是非同源的推测。毫县陨石庐江陨石全岩样晶、磁性部分和非磁性部分的Re，Os含量显示了混合关系。 毫县陨石的全岩、磁性部分和非磁性部分的<'187>Re/<'188>Os比值和<'187>Re/<'188>Os比值变化范围很大，覆盖了大部分陨石的Re-Os同位素比值的范围。毫县陨石的全岩、磁性部分和残余相部分的Re-Os同何素组成基本上沿岩浆型铁陨石ⅢAB等时线分布。三部分Os同位素组成(如<'187>Re/<'188>Os)与Os含量倒数(I/Os)呈线性负相关关系。吉林陨石的全岩和固体团块的<'187>Re/<'188>Os比值利<'187>Re/<'188>Os比值差别不大，但它们可能受剑过后期扰动，使得它们的Re-Os同位素组成偏离了ⅢAB型铁陨石等时线。吉林陨石全岩样品计算的Re/Os值为0.063和0.083，低于Walker·所报导的H球粒陨石范围(0.086～0.093)的下限，可能与后期扰动导致Re的丢失有关。庐江陨石的全岩、磁性部分和非磁性部分的<'187>Re/<'188>Os比值和<'187>Re/<'188>Os比值变化范围较小。庐江陨石全岩部分的Re/Os同位素比值分布在ⅢAB型铁陨石等时线上，而非磁性部分和磁性部分的Re/Os同位素比值偏离ⅢAB型铁陨石等时线。由于庐江陨石经受过强烈的氧化作用，可能造成了Re-Os同位素体系的开放行为，由Re-Os同位素体系特征表明，这种开放体系行为可能发生在近期。二叠-三叠之交的生物大灭绝事件是显生宙以来地球上发生的五次生物灭绝事件中最严重的一次，长兴煤山P/T界线粘土层(25，26，28层)是研究生物大灭绝事什的重要地质记录。它们的全岩及其淋洗后的样品作了Re-Os同位素分析，由差减法得到界线粘土层中可溶性部分的(<'187>Re/<'188>Os)<,i>初始同位素比值，目的在于获得P/T界线时期火山凝灰岩的Re-Os同位素特征和当时海水的Os同何素组成。分析结果表明：界线粘土层全岩的Re含量为0.114～2.70ppb，Os含量为0.06～1.44ppb，(<'187>Re/<'188>Os)<,i>为0.78～5.97，<'187>Re/<'188>Os为3.033～97.58；淋洗后固体样品的Re含量为0.057ppb～0.919ppb，Os含量0.04ppb～1.04ppb，(<'187>Re/<'188>Os)<,i>为0.45～10.89，<'187>Re/<'188>Os为0.577～124.0。两者的Os同位素初始值极高，似乎不能简单地直接与西伯利来大火山岩省火山喷发产物相联系。由于两者有较高的Re、Os含量也不能直接与华南中酸性火山喷发产物相联系，尤其是生物人灭绝事什层(26层)粘土层中可溶性部分的(<'187>Re/<'188>Os)<,i>(范同为1.78～10.51)较高，比目前已知的占海水OS同位素组成高了许多，难以与通常认为的海水中OS的三种米源直接相联系。是否存在这样的可能性，即在生物大灭绝事件中有大量的富含Re和Os且Re/Os比值高的古老有机质释放Re和Os到海水中，致使海水既有高<'187>Re/<'188>Os比值又有高Re和Os丰度的特点。长兴煤山二叠-三叠界线附近海相碳酸盐沉积地层中存在的无机碳和有机碳的碳同位素组成快速负漂移，表明了在生物大灭绝时期有大量的有机质加入，但是它们是否是具有上述Re-Os体系特征的古老有机质有待进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

第一章陨石、生物灭绝事件和Re-Os同位素地球化学的基础知识

1.1陨石

1.1.1陨石的分类

1.1.2研究陨石的意义

1.2生物灭绝事件

1.3 Re-Os同位素地球化学

第二章陨石的Re-Os同位素地球化学

2.1陨石的Re-Os同位素地球化学

2.1.1铁陨石的Re-Os地球化学

2.1.2球粒陨石的Re-Os地球化学

2.2陨石撞击效应的Re-Os同位素体系示踪

第三章我国若干陨石的Re-Os同位素地球化学

3.1前言

3.2毫县陨石

3.3庐江陨石

3.4吉林陨石雨

3.5本研究中陨石样品的处理及分析方法

3.5.1样品的Re-Os同位素化学处理和分析测试方法

3.5.2数据分析

3.6结果讨论

3.6.1陨石的Re-Os元素丰度

3.6.2陨石的Re-Os同位素体系

3.6.3毫县陨石：

3.6.4吉林陨石：

3.6.5庐江陨石：

3.7结论：

第四章浙江长兴煤山P/T界线层粘土岩Re-Os同位素地球化学

4.1引言

4.1.1二叠—三叠之交生物大灭绝的可能起因和机制

4.1.2界线粘土层Re-Os同位素地球化学研究

4.2 P/T界线层和取样

4.2.1界线层岩性描述

4.2.2界线粘土岩取样描述

4.3 P/T界线粘土层样品的主量元素，微量元素和XRD分析

4.3.1主量和微量地球化学

4.3.2煤山沉积岩样品XRD数据分析

4.4 Re-Os同位素地球化学

4.4.1样品化学处理方法

4.4.2数据分析

4.4.3讨论

4.4.4结论

附表

参考文献

致谢

在读硕士期间发表的论文