塔里木盆地奥陶纪碳酸盐岩碳氧与锶同位素演化及古海洋环境意义

This project studies sedimentary characteristics, sedimentary sequences,and special and temporal evolution of composition for carbonate rocks deposited from carbonate platform in northern part of Tarim basin during the Ordovician. The purpose is to understand the sea-level change and evolution of paleooceanic sea surface temperature variation during Ordovician, especially the transition period of the middle-upper Ordovician, the influence of Ordovician rapid rise of sea-level to the platform deposits, and the cause of oceanographic anoxic event during the middle-upper Ordovician. For this purpose, fine chemostratigraphic studies of sable C isotopes of whole-rock samples and O and Sr isotopes of conodonts from the representative sedimentary sections in northern part of the Tarim basin, combined with some sedimentary sequencial and paleobiological data are the major contents in this projects. The results obtained in this project are significant for understanding the evolution of the Ordovician palaeo-ocean and its connection with oceanographic anoxic event. In addition, it is possible to provide valuable data for evalution of the oil-gas producing potential in Tarim basin.

选择塔里木盆地北部柯坪—巴楚露头区奥陶纪碳酸盐岩典型的沉积剖面，运用沉积学、层序地层学原理和全岩碳稳定同位素、牙行石氧同位素二次离子质谱仪离子探针分析技术以及牙形石微量锶同位素分析等手段，研究奥陶系碳酸盐岩沉积体系的沉积特征、垂向序列与时空演化规律，重点研究中—晚奥陶世转折期海平面变化及古海洋海水温度变化尤其重点解剖中奥陶世后全球海平面快速上升对塔里木盆地碳酸盐台地从发展到消亡的沉积演化特点，探讨大规模古海洋缺氧事件形成的控制因素。结合沉积层序发育特征、古生物特征研究古海洋同位素地球化学的响应，建立塔里木盆地北部露头区精细的碳酸盐岩稳定碳氧同位素、锶同位素演化曲线并进行全球对比。上述研究对于阐明塔里木盆地奥陶纪古海洋演化特征及缺氧事件成因联系具有重要的理论意义。对塔里木盆地奥陶系地层含油气性研究提供理论指导。

本项目针对塔里木盆地西北部巴楚—柯坪地区大板塔格剖面、南一沟剖面、柯坪水泥厂剖面及大湾沟剖面奥陶系碳酸盐台地、台地边缘斜坡典型的沉积剖面，运用沉积学、沉积地球化学和全岩碳氧稳定同位素、牙形石热电离质谱法（TIMS）微量锶同位素与牙形石原位二次质谱离子探针氧同位素分析等手段，研究中—晚奥陶世转折期碳酸盐台地—台地边缘斜坡沉积体系的沉积特征、垂向序列与时空演化规律，研究奥陶纪尤其是中—晚奥陶世转折期古海洋环境演化特点尤其是海平面变化、古海洋缺氧以及火山活动等重要地质事件。探索古海洋—气候协同演化对奥陶纪生物大辐射的控制作用。中晚奥陶世全球海平面快速上升引起塔里木盆地碳酸盐台地从发展到消亡的沉积演化过程，海平面快速上升在碳酸盐台地与台地边缘斜坡均有不同程度的响应，台地区表现为碳酸盐台地的淹没，早奥陶世的沉积分异已不复存在，台地边缘斜坡区表现为碳酸盐与黑色页岩的混合沉积。通过项目研究建立了塔里木盆地精细的碳酸盐岩稳定碳同位素、锶同位素及原位氧同位素演化曲线并进行全球对比。塔里木盆地巴楚南一沟剖面牙形石的87Sr/86Sr曲线在中晚奥陶世交界处一间房组上部至吐木休克组出现陡降，87Sr/86Sr值从0.7088快速下降至0.7083；柯坪水泥厂与大湾沟剖面牙形石的87Sr/86Sr曲线在中晚奥陶世交界处大湾沟组上部至坎岭组出现陡降，87Sr/86Sr值从0.7088快速下降至0.7083。水泥厂-大湾沟剖面牙形石氧同位素的重建结果来看，δ18O值的范围为15.56‰-19.83‰（VSMOW），温度重建范围为37℃~22℃。蓬莱坝组顶部海水温度为37℃，至鹰山组中部降至27℃左右，萨尔干组开始快速降低，至其浪组下部温度已降至22℃左右。与国际上已建立的奥陶纪锶同位素及氧同位素曲线吻合较好。中晚奥陶世界线附近的两次碳同位素正漂事件（MDICE和GICE）在塔里木盆地也发育良好，MDICE和GICE最高值分别出现在一间房组上部和良里塔格组中下部，δ13C值分别为1.7‰和2.2‰。且都与锶同位素比值的陡降紧密相伴。上述研究对于阐明塔里木盆地奥陶纪古海洋演化特征及缺氧事件成因联系具有重要意义。对塔里木盆地含油气性研究也具有一定的指导作用。