华南二叠系－三叠系之交古海水的Cu同位素变化特征及意义

Copper stable isotope ratios show fractionation at various biogeochemical processes and may trace the fate of Cu during long-term pedogenetic processes. However, information about Cu isotope fractionation whether can potentially be used as a new proxy for elucidating long-term modern and past ocean redox state are still limited. We will systematically collect black shale, as well as pyrite and copper sulphides across the Permian-Triassic boundary from marine limestone in south China. The high-resolution Cu isotopic composition will be compared from different depositional setting in the Permian-Triassic transitional sections, from Meishan section and Xiakou section, respectively. With the comparatively of Cu isotopic composition with geochemical and bio-marker data, to investigate the complex processes controlling Cu isotope fractionation on such a shale across the Permian-Triassic boundary. Our aim is to obtain the secular variation in the copper isotopic composition, with specific emphasis to distinguish among these possibilities and thereby constraining the causes of biotic crisis of end-Permian.

铜同位素是指示铜矿床及含铜的多金属矿床示踪及成矿机制的重要指示剂，铜同位素已经被证实是一个重要的氧化还原指示剂。本项目重点建立华南鄂西峡口剖面和浙江煤山剖面二叠系－三叠系之交"事件层"附近的海相碳酸盐岩、灰黑色页岩的高分辨率铜同位素随时间的演化曲线，结合含铜硫化物、草莓状黄铁矿铜同位素分析，建立δ65/63Cu与氧化还原敏感元素及生物标志化合物的对应关系；在借鉴已发表现代海洋不同铜同位素储库及通量数据，探讨二叠系-三叠系（P/T）之交绝灭期古海洋铜同位素的变化规律，对二叠系-三叠系之交古海洋环境突变和古海洋性质提供新的认识。

本研究通过对二叠系－三叠系(P–Tr)之交不同相带连续剖面海相碳酸盐岩Cu同位素组成进行研究，取得了以下成果：.（1）建立了高精度Cu同位素测定方法，首次采用SSB和内标法的结合法（C-SSBIN法）来校正仪器质量分馏，以Ga做内标来测定Cu同位素，与传统直接SSB法相比，C-SSBIN法的分析精度可以提高5倍。.（2）通过对二叠系－三叠系(P–Tr)之交连续剖面海相碳酸盐岩Cu同位素进行系统测定，结果表明，该时期海相碳酸盐岩的δ65Cu 有较大的变化范围，峡口剖面及煤山剖面分别在-0.40‰ ~ 0.55‰和0.06‰~ 0.78‰之间，结合草莓状黄铁矿的粒径大小以及含量分析，发现具有明显偏正δ65Cu的层位与草莓状黄铁矿的富集有明显的关联。在此基础上，通过对Pennsylvanian黑色页岩和灰色页岩的Cu同位素组成进行分析，发现在硫化条件下（黑色页岩中部），δ65Cu与现代缺氧沉积物（黑海、墨西哥湾盆地以及秘鲁边缘缺氧沉积物）接近（δ65Cu = +0.32 ‰），这是由于Cu元素对有机质的强烈亲和性，在经过硫化的底层海水从Fe-Mn颗粒物中释放出来的后，立即与上升流带来的有机质快速结合的结果，而在顶层富氧淡水中Fe-Mn氧化物或者氢氧化物的吸附过程仍然导致一定程度的Cu同位素分馏。.(3) 对以长江及长江河口为代表的，海洋重要物质输入源的河水及河口可溶相的铜同位素进行了研究。分析结果表明，长江干流可溶相河水的铜同位素具有明显区域特征，大多数样品的δ65Cu在全球河水的变化范围内（+0.02‰ ~ +1.45‰），但是普遍高于全球平均值（+0.68‰），在河流迁移过程中，长江上游干流悬浮物的迅速沉降，浮游生物的增加以及下游大量分布铜矿床的影响，都会导致区域河水的铜同位素产生明显的分馏。.在项目实施阶段，发表标注论文8篇，其中包括J. Anal. At. Spectrom.，Geostandards and Geoanalytical Research，Chemical Geology，Earth and Planetary Science Letters等国际SCI论文7篇，获得专利2个。资助研究生参加国际会议Geoanalysis 2人次，参加Goldschmidt Conference 4人次，同时指导博士生3名，硕士研究生7人完成相关的研究工作。