休宁盆地晚白垩世早期恐龙蛋碳氧同位素、微量元素对地球化学环境的指示

The early Late Cretaceous is the critical period of Cretaceous characterized by the highest CO2 concentration and temperature, Ir anomaly and the biological extinction. The geochemical records of environment mainly came from marine facies due to the high global sea level. Continental deposits of Cretaceous are well developed in China and the egg-bearing strata from small basins in the South of China are little affected. The information of carbon and oxygen isotopes, trace elements contained in dinosaur eggshell is one of the most reliable basis in discussing the continental geochemical environment. The present geochemical researches of dinosaur eggshell ignored the records of the early Late Cretaceous, and the relationship between isotope change and pore development. Therefore, this project intends to study the newly discovered dinosaur eggs from the early Late Cretaceous of Xiuning Basin. The recrystallization and pores development of eggshell will be observed using PLM and CL. Analyses of trace elements, the stable carbon and oxygen isotopes will be performed on LA-ICP-MS, ICP-MS and a MAT 253 Stable Isotopic Ratio Mass Spectrometer. The trace element anomalies, CO2 content and temperature, and the relationship between isotope change and pore development will be discussed and then compared with other basins such as Laiyang, Nanxiong Basin rich in dinosaur eggs, which provides basic materials for researching the Late Cretaceous continental geochemical environment.

晚白垩世早期是白垩纪CO2浓度和温度最高，Ir含量超高异常，且伴有生物绝灭的关键时期，受全球高海平面的影响，其环境地球化学记录主要来自海相。陆相白垩系是中国地层发育特色，南方小型盆地含蛋化石地层受后期改造的影响较小，恐龙蛋壳所包含的碳氧同位素和微量元素信息是揭示陆相地球化学环境最为可靠的依据之一，然而现有恐龙蛋地球化学研究忽略了晚白垩世早期的记录以及同位素变化与气孔发育的关系。据此，本项目拟以休宁盆地新发现的恐龙蛋为研究对象，通过PLM、CL观察蛋壳重结晶作用和气孔发育情况，借助LA-ICP-MS、ICP-MS、MAT 253型稳定同位素质谱仪等手段，测定微量元素和碳氧稳定同位素组成，探讨休宁盆地晚白垩世早期微量元素异常、大气CO2浓度和温度变化以及同位素变化和气孔发育的关系。并与莱阳、南雄等其它含蛋化石盆地对比，为晚白垩世陆相地球化学环境研究提供基础资料。

晚白垩世早期是白垩纪地球化学环境变化最强烈的时期之一，恐龙蛋壳所包含的元素及同位素信息是揭示晚白垩世早期陆相地球化学环境最为可靠的依据之一。项目以休宁盆地新发现的恐龙蛋化石群为研究对象，通过PLM、CL观察以及ICP-MS、LA-ICP-MS和MAT253型稳定同位素质谱仪等测试手段，研究蛋壳重结晶作用和气孔发育特征，测定微量元素和碳氧稳定同位素组成，分析了晚白垩世早期休宁盆地微量元素异常、大气CO2浓度和温度变化等地球化学环境变化。研究结果表明：（1）休宁盆地恐龙蛋化石类型主要包括齐云山似蜂窝蛋、休宁伞形蛋和皖南副蜂窝蛋，蛋壳径切面由壳单元和不规则的气孔道组成，弦切面呈现蜂窝状结构，蛋壳气孔密度平均5个/mm2；（2）三种类型恐龙蛋径切面在阴极发光作用下呈现不同的发光特征，黑色和深褐色发光区域重结晶作用弱，为蛋壳原生方解石，橘红色和橘黄色发光区域重结晶作用较强，为蛋壳气孔中填充的次生方解石；（3）恐龙蛋壳常量元素主要包括Ca、Na、Mg、K、Fe、Al等元素，其中含量最高的是Ca元素，微量元素主要包括Sr、Mn、Ti、Ba、As、La、Cr、Ni、Pb、Cu、Zn、Co和Ir，其中Sr和Mn元素异常富集，主要通过食物和水源进入恐龙体内并沉积在蛋壳中，而围岩中Ir含量超高；（4）原位微区和粉末测试结果一致，过量的Sr元素更容易富集在蛋壳柱状层，且容易富集La、Ce、Pr、Nd、Sm等轻稀土元素，呈现明显的Eu负异常及部分Ce异常，代表中性偏氧化条件；（5）蛋壳碳同位素范围为-5.940‰ ~ -3.550‰，推测大气CO2中δ13C值平均约-1.89‰，研究区主要植被类型为C3植物，代表较低的降雨量和干旱的古气候；氧同位素范围为-8.450‰ ~ -4.950‰，推测恐龙的饮用水由大部分植物叶片水和少部分大气降水组成，古温度为13-22℃，三种类型恐龙蛋总体来说δ18O值越低，气孔密度越高；（6）根据休宁盆地的区域地质背景、恐龙蛋元素和同位素特征以及蛋化石赋存层位岩石特征，休宁盆地恐龙蛋保存在河流沉积的河漫滩沉积环境，气候相对干旱，并伴有Sr、Mn和Ir等元素异常。