二叠系海相碳酸盐岩碳锶稳定同位素地层划分对比方案及应用

As a related material input system balance between ocean crust (or mantle materials) and continental crust, stable strontium isotope ratio presents a longer time interval trend on Permian marine carbonate. Delta 13 C also presents a higher resolution proxy of carbon cycle evolution and/or bioevents in short duration of marine carbonate deposits. Index fossil shortage marine carbonate sections can be dated in longer interval by strontium isotope ratio, and delta 13 C can be used as higher resolution marks for limitation as shorter duration in these identified intervals. Sr-C couple isotope chemostratigraphy will support a new approach for Permian marine carbonate section's dividing and correlation. However, this new approach should based on a model of project trend controlled by accurate biostratigraphy, which includes strontium isotope ratio with biostratigraphy in longer time interval and delta 13 C for higher resolution excursion in shorter durations. This project model based on a group of Permian biostratigraphy background, and successful application of this method for stratigraphic dividing and correlation on Permo-Triassic boundary and Lopingian in Iran for their fossil lack marine carbonate sections. Expanding this new approach well controlled biostratigraphy sections on all Permian to fit relationships between strontium isotope ratio and delta 13 C excursion or trend, it will support a new model for all kinds of marine carbonate sections dating, dividing and correlation even without enough fossils.

利用与陆壳和洋壳或地幔物质流在海水中平衡的锶稳定同位素比值，及其在二叠系海相碳酸盐岩地层中的全球规律性变化的特征作为长阶段的时间框架，以对生物圈或生物事件敏感反映的碳同位素比值的高分辨高精度地层记录特征为短时限时间框架，即用锶同位素比值初步确定研究剖面的粗略时间范围，再用碳同位素比值在该时间范围内详细的高精度变化特征，可以为缺乏化石或缺乏断代生物地层依据的部分海相碳酸盐岩地层的划分和对比提供基于生物地层框架校正的高分辨地层断代方法。而这一方法的实现需要建立准确的生物地层框架下的锶同位素比值的对比对应关系，以及不同阶段生物地层框架与碳同位素比值的对应关系。鉴于申请者在二叠系海相碳酸盐岩地层丰富的生物地层学研究资料和背景，以及该方法在部分缺乏生物地层资料剖面的成功运用，通过在整个二叠系的进一步扩展研究，可以建立一套该时期对应于生物地层框架的可全球对比的海相碳酸盐岩地层的同位素地层学方法。

海水锶同位素比值(87Sr/86Sr)作为地球壳幔及海平面演化速度的重要地球化学标志, 因其在晚二叠世(乐平世)出现地球历史中上升速率最快的时期之一而广受关注。首先，项目组通过对全球锶同位素组成的特征分析，以及对伊朗阿巴德二叠系剖面的样品进行锶同位素组成和碳同位素组成的大量样品分析，在仔细研究样品数据可靠性的基础上，并且通过上下层位生物地层学样品及其地层数据的充分对比甄别，根据碳同位素组成的全球生物学意义及其所对应的生物事件，提出了该地区地层划分和对比的新方案，同时也是在国际上首次用地壳演化的全球数据和生物圈影响的全球数据，进行地层划分和对比的化学地层学方法。其次，项目组研究了锶同位素在二叠系地层学研究中的应用，主要在全球地层对比方面具有其他地球化学方法和生物地层学方法所无法比拟的优越性。一般认为其最主要的优点是在全球碳酸盐地层中的一致性表达，尽管该一致性可能还会受到不同程度的沉积环境的影响，其受沉积环境影响的程度要远低于其他地球化学地层学方法，而错误的样品分析方法则会破坏该优势在地层学研究中的应用。其三，项目组发现二叠纪-三叠纪之交的锶同位素组成的变化速率远低于前人的报道，研究发现，他们的大量错误来自其生物地层学框架的错误和样品选择及其分析方法的错误，故项目组提出了解决该问题的实用方法。其四，二叠纪末期的地球环境的急剧转变同寒武纪-前寒武纪的环境剧变具有对比意义，因此双方的地球内部构造活动的对比对于构架二叠纪锶同位素地层学时代框架非常重要。而通过对现代特殊环境如冷泉海洋环境、二叠纪前后的地球环境变化，以及前寒武纪-寒武纪之交的壳幔演化及生物圈演化对比来看，项目组也发现二者存在某种相似性和可对比意义。同时，我们也发现了现代冷泉自生碳酸盐岩与晚前寒武纪的帽白云岩的碳同位素组成具有来源和组成的可对比性，因此，现代环境的对比对于了解锶同位素组成的环境限制和地球最大的冰期事件的联系是很有意思的。