广西龙州石炭系——二叠系高镉异常碳酸盐岩成因

The cadmium anomalous enrichment in Carboniferous and Permian carbonate rocks （Cd content >0.35 mg.kg-1 in rocks）in Longzhou of Guangxi is the key factor of cadmium anomalies and contaminations (Cd content>2 mg.kg-1 in soils）of local karst soils. In this project, the distribution of the Carboniferous and Permian cadmium anomalous carbonate rocks and the relationship to the regional geological processes are studied by detailed filed investigation, lithological observation and cadmium analyses. The cadmium sources are identified by the determination of trace elements, rare earth elements and stable isotopic compositions of cadmium in carbonate rocks. In the same time, the enrichment processes of cadmium in carbonate rocks is revealed by speciation analysis and the micro area analysis of X-ray fluorescence. The formation model combined with special geological processes and geological events will be proposed to explain the cadmium anomalous enrichment in Carboniferous and Permian carbonate rocks of this area. This study can help us to understand the special geological processes and geological events which had taken place in Carboniferous and Permian period and can be used to investigate the cadmium anomalies and contaminations of soils in other areas with the similar geological conditions.

广西龙州石炭系和二叠系高镉异常（镉含量>0.35 mg.kg-1）碳酸盐岩是形成该地喀斯特土壤高镉异常（镉含量>2 mg.kg-1）的关键因素。本项目以广西龙州已发现的石炭系和二叠系高镉异常碳酸盐岩作为研究对象，通过区域野外调查及岩石学、岩相学研究和镉含量分析来查明其时空分布特征以及与区域地质构造之间的关系；通过微量元素、稀土元素和镉稳定同位素组成分析来了解镉来源；通过分级提取和微区分析了解镉的富集机制。将高镉碳酸盐岩的形成与特定的地质事件和地质过程相联系，提出高镉碳酸盐岩成因模式，从而系统解释这一重要地质现象。开展对龙州石炭系和二叠系高镉异常碳盐岩的成因研究工作，一方面可以帮助认识这一时期所发生的特定地质作用和特定地质事件，另一方面可以为相似地质条件的区域镉异常和潜在镉污染预测提供参考，具有较高的科学价值和应用价值。

晚古生代石炭纪——二叠纪是地球上与众不同的大冰期，Pangea超大陆此时已形成统一的整体，维管植物在陆地上繁盛，大气氧含量达到了前所未有的水平。该时期由于广西处于南纬30°以内，在规模不等的孤立碳酸盐台地和陆缘浅水碳酸盐台地中发育了连续的碳酸盐岩沉积，为认识晚古生代的重大事件提代了线索。在本项目的研究工作中，我们通过对广西龙州调查取样所获200多个泥盆系至三叠系碳酸盐岩样品的分析，初步认识到龙州石炭系——二叠系碳酸盐岩镉异常的存在. 并由于未发现特殊的地质作用，提出了石炭系——二叠系碳酸盐岩镉异常可能并不限于龙州，且可能与晚古生代所发生的重大事件有关的观点。为了进一步认识这一现象，我们对广西马山、广西—贵州—云南进行了野外考察和样品采集，获得了大量所涉时段碳酸盐岩样品，经实验室前处理和分析，获得了碳酸盐岩镉含量数据。同时，项通过收集广西该时段近3000个碳酸盐岩样品的分析数据，建立了碳酸盐岩镉含量数据库。结果表明，石炭系——二叠系碳酸盐岩镉异常是普遍存在的，有可能是一个全球事件。晚古生界到三叠系碳酸盐岩镉含量的变化与古大气氧含量有相同的变化趋势，也同晚古生代大冰期有一致性，是由晚古生代重大地史事件综合作用，导致陆源镉输入增加而海洋浅水区还原条件减弱降低镉沉淀进入沉积物的结果。