西藏申扎地区早二叠世昂杰组冷泉碳酸盐岩的发现与环境意义

Seep carbonate deposit is an important mark for the marine methane seepage system and indicates possible occurrence of gas hydrate. we discover extremely 13C-depleted carbon isotopes (δ13CPDB low to -34.69‰) from lens-like carbonate interbeds in the Angjie Formation, in Xainza area, Tibet. The carbon isotopic signatures serve as a key evidence to identify ancient seep carbonate deposit. This project is designed to investigate the sedimentological, petrological and geochemical features of carbonate lenses and concretions in the Angjie Formation, in Xainza area, Tibet. In order to recognize the record of early Permian seep carbonate comprehensively and uncover the formation mechanism. In addition, using the proxies including organic carbon isotopes, major and trace elements and iron species of black shale, we intend to discuss the link between ancient methane seepage and oceanic environment changes on the northern margin of the Gondwana continent at the aftermath of Carboniferous-Permian glacial events. There is no report of reliable seep carbonate in Permian period. This project will play an important role in ancient methane seepage and oceanic environment changes on the northern margin of the Gondwana continent at the aftermath of Carboniferous- Permian glacial events.

冷泉碳酸盐岩沉积是海底天然气渗漏系统的重要标志，是指示天然气水合物可能存在的重要证据。申请者已在西藏申扎地区早二叠世昂杰组透镜状碳酸盐岩夹层中发现了极低碳同位素信号（δ13CPDB值低达-34.69‰），为早二叠世古冷泉碳酸盐岩的识别提供了关键证据。本申请项目拟通过对碳酸盐岩结核和透镜状夹层的岩石学、沉积学、元素和同位素地球化学综合研究，识别古冷泉碳酸盐岩特征，揭示古冷泉渗漏背景下碳酸盐岩的形成机制。通过本剖面页岩样品全岩有机碳同位素、主微量（稀土）元素、铁组分等指标对古环境的重建，探讨古甲烷渗漏事件与石炭—二叠冰期后冈瓦纳大陆北缘海洋环境变化的关系。目前世界范围内尚未见有关二叠纪冷泉碳酸盐岩的研究报道，本研究的开展将填补古冷泉渗漏活动记录在此时期地层中的空白，对进一步探讨研究区冰期海平面变化、古海洋化学、古生态和古气候等特殊环境变化事件具有重要的指示意义。

西藏申扎地区下二叠统昂杰组上段（碎屑岩段）发育有碳酸盐矿物，以透镜状碳酸盐岩夹层及碳酸盐质胶结结核产出，钙质结核和碳酸盐壳中分别含~10%和~90%的低镁方解石。碳酸盐壳和钙质结核碳同位素值分别在−34.7‰~−16.7‰ 和−19.1‰‰~−11.5‰ V-PDB之间，氧同位素值分别在−10.6‰ ~−2.1‰和−13.1‰~−9.0‰ V-PDB之间，两者的碳氧同位素具有显著的负相关性，且协和度高，与深时及现代冷泉碳酸盐同位素特征相吻合。碳酸盐壳钙质结核晶格硫同位素和黄铁矿同位素分别为+26.2‰ ~ +26.9‰ 和+13.8‰~+26.4‰, 硫同位素分异度(Δδ34S = δ34SCAS − δ34Spyrite)为+0.5‰~+12.4‰，钙质结核晶格硫同位素和黄铁矿同位素分别为+16.1‰~+19.1‰和−11.3‰~+4.0‰，硫同位素分异度为+12.1‰ ~+28.1‰。考虑到碳酸盐壳和钙质结核两者碳同位素、碳酸盐含量和硫同位素分异度的差异性，认为甲烷和石油重烃极有可能是其碳源，且碳酸盐壳形成于冷泉流体流速相对较高的近沉积物-海水界面附近，而钙质结核形成深度相对较深，其形成时冷泉流体流速相对较慢。.在下二叠统拉嘎组中发现英云闪长岩砾石，其形成时代为晚古元古代（锆石U–Pb年龄为1759±12 Ma），其锆石微量元素U/Yb在0.75~1.49之间，Y含量在1425×10-6~3648×10-6之间，表明英云闪长岩具有岛弧亲缘性，可能形成于板块汇聚边缘的俯冲相关环境中。英云闪长岩砾石有高SiO2（76.79~77.13wt％）含量和低Al2O3（12.04~12.50wt％）含量特征，属于钙碱性系列偏铝质岩石，具I型花岗岩亲缘性。它们具有明显负Eu异常（δEu= 0.31–0.37），富集稀土元素，亏损高场强元素，富含Th等，锆石εHf（t）为明显正值（6.46–14.68），εNd（t）值为-1.24至+ 1.76，全岩Sr–Nd二阶段模式年龄在2.37–2.13 Ga之间。所有这些数据表明，英云闪长岩由俯冲相关环境下的被改变的镁铁质地壳或底侵镁铁质层部分熔融形成。英云闪长岩样品地球化学特征和同位素特征显示了与澳大利亚北部的阿伦塔南部地区一致的特征，意味着拉萨地体在古生代期间可能更靠近澳大利亚冈瓦纳。