华南新元古代冰期、间冰期海洋的氧化还原环境演化- - 铁组分和氧化还原敏感微量元素研究

在新元古代时期，全球广泛发育两次冰期：早期的Sturtian冰期和晚期的Marinoan冰期。众多的地球化学证据表明Marinoan冰期之后的埃迪卡拉纪(Ediacaran)时期的大气氧气经历了大幅度的增加，大洋深部水体还曾经一度被氧化，这也直接导致了后生动物群落如埃迪卡拉生物群的繁盛。相对于针对Marinoan冰期后海洋氧化还原环境的大量研究，新元古代两次冰期期间、间冰期时期海洋氧化还原环境的研究则比较欠缺。鉴于我国华南扬子地区的冰期、间冰期沉积物在盆地中广泛发育，期间还发育有条带状铁矿（BIF），菱锰矿等矿床，均为利用地球化学方法重建古海洋的氧化还原环境提供了良好的物质条件。在这项研究中，我们试图利用铁组分及其氧化还原敏感微量元素（Mo、V、U等）指示水体氧化还原环境的地球化学指标，探讨华南新元古代时期冰期、间冰期时期海洋水体的氧化还原环境及其演化。

华南早期冰期长安冰期时期发育的BIF铁矿具有很微弱的Ce的负异常，这意味着其沉积的水体环境是缺氧的。很显然BIF的沉积并不是因为氧化还原环境的变化导致的。像世界其它地区的BIF，它的沉积主要是与冰期和裂谷盆地的发育相关。华南BIF的稀土配分图解表现出了现代海洋的特征，这也表明BIF中的铁有一部分可能来源于海水。而与平均页岩值相近的特征表明了陆源碎屑对BIF中铁的贡献。在新元古代间冰期时期，根据氧化还原敏感元素Fe, Mn和Mo的研究，浅水沉积的黎家坡剖面的氧化还原状态可被分为三个阶段。第一个阶段是缺氧非硫化阶段，这个阶段的元素特征是Mo的中度富集以及极低的Mn/Al值；第二个阶段是氧化还原环境剧烈变化时期，这个阶段的元素特征是Mo, Mn/Al and Fe/Al的大幅度的波动；第三个阶段是氧化阶段，这个阶段Mo, Mn/Al and Fe/Al均接近地壳的平均值。这个阶段的变化对应的实际上是南沱冰期来临前海平面的下降，因此，浅水的氧化还原的阶段变化可能意味着水体的氧化还原化学界面的迁移。相对于地壳平均值，大塘坡组底部极低的Mn/Al值反映了由于沉积物中Mn4+被还原后造成的活化迁移，而其也可能进入缺氧水体中并促进了菱锰矿的生成。碳酸盐的Sm，Nd同位素的分析可能为南沱冰期后沉积的帽碳酸盐岩的元素来源提供信息。我们提出了一种同时测定地质样品Sm，Nd同位素的方法，该方法大大提高了测试分析效率，并降低了灯丝的消耗。