藏北羌塘地区早中侏罗世过渡期缺氧事件沉积与碳同位素异常研究

The continuous stratigraphic sections of Lower-Middle Jurassic occur along northern continental margin of Bangong-Nujian paleoocean in the Qiangtang area of northern Xizang Plateau. According to ammonite biochronology, the top strata of the Quse Formation consists of micritic limestone and calcareous shale, overlying Aalenian-Bajocia black shale sedimention, which has extensive distributions in Nima-Anduo area. The carbon isotope curves of collected samples from standard stratigraphic sections, preliminary demonstrate obvious fluctuations across the Quse Formation and Sewa Formation boundary, The multiple positive and negative anomaly are distinguished, and indicate carbon cycle changes during Early-Middle Jurassic paleoocean. Based on regional and global correlation, it present stratigraphic horizon of the boundary in this area is higher than Toarcian oceanic anoxic event in European, America and Australia. We propose it is missed events in Jurassic paleoocean evolution history. This application will select typical sections with abundant ammonite fossils and collect rock samples, synchronously measure carbon isotope signatures from carbonate and organic matter across the Lower and Middle Jurassic lithofacies transform boundary, check and calibrate carbon isotopic signals. It will highlight unique features in Asian-Tethyan realm and provide us an entry point to participate in global paleoocean and paleoclimate changes.

在西藏北部羌塘地区，沿侏罗纪班公-怒江洋大陆边缘分布有侏罗系中下统连续沉积的地层剖面，根据菊石化石控制的定年资料，这一地区土阿辛阶曲色组顶部为一套泥晶灰岩与钙质泥岩沉积，叠覆其上的阿林阶-巴柔阶色哇组则是黑色页岩地层，它在尼玛-安多一带广泛分布。根据我们在色哇地区建组剖面采集样品的初步研究，在曲色组与色哇组界线可观察到碳同位素曲线的明显波动，可分辨多级次的碳同位素正向和负向异常，这是侏罗纪早中期全球海洋碳循环与平衡发生偏移的标志。通过区域对比，发现这一地区黑色页岩沉积要比欧洲、美洲和澳洲报道的Toarcian期缺氧事件发生的时间晚、层位高，它可能是侏罗纪古海洋研究中漏失的一个环节。本项申请拟选择双湖县色哇地区菊石化石丰富的典型地层剖面，同步开展无机碳和有机碳同位素分析，研究J2/J1界线岩相过渡转换期碳同位素变化曲线的异常信号和驱动机制，为我们参与全球古海洋、古气候变化研究提供一个切入点。

按科学基金申请书的研究内容要求，在项目执行期间开展了5次野外调查和和采样工作，先后完成了西藏高原双湖县三叠系-侏罗系界线剖面、安多县鄂修布下侏罗统-中侏罗统界线剖面以及双湖县毕洛错地区侏罗系土阿新阶和安多114道班基末利阶黑色页岩缺氧事件的研究工作。实验室测试分析无机碳同位素（δ13CCAL）和有机碳同位素（δ13CORG）样品共计380件样品。研究结果证实西藏特提斯域J1/T3和J2/J1界线显示δ13CCAL和δ13CORG负异常。毕洛错剖面和安多114道班黑色页岩沉积发生在温室气候期，当时古大气PCO2含量远高于现代冰室期。为了对比和验证侏罗纪气候转型期PCO2含量计算的结果和驱动机制，我们选择申扎县奥陶纪-志留纪界线和石炭纪-二叠纪界线剖面，研究了岗瓦纳大陆北缘的温室和冰室转换期地层，开展了有机碳和无机碳同位素相关变化研究，验证了有机碳埋藏量的增加是地质历史时期碳酸盐岩δ13C正向漂移的驱动机制。.在建立标准地层剖面界线研究中，无机碳同位素（δ13CCAL）是区域或全球对比的一个重要标志，而在缺失碳酸盐岩的地层剖面，一般采用有机碳同位素（δ13CORG）正负向偏移作为替代标准，因为有研究发现无机碳和有机碳同位素偏移是同步变化的。但是随着研究的深入，也有文献报道有机碳和无机碳同位素异常之间并没有明显的相关性，甚至出现发现变化。针对这一长期困扰地学界的问题，我们开展了碳同位素分馏的理论研究，提出无机碳同位素（δ13CCAL）变化受古海水总溶解无机碳（δ13CDIC）的控制，按Mook（1974）和Rau（1996）分馏方程：.ΔCal-DIC=68.212-0.12*Tk-9328.5/Tk.δ13CCAL≈δ13CDIC+1.而有机碳同位素值（δ13CORG）的高低与海洋混入的经河流径流搬运入海的陆地高等植物和海表透光带营浮游生活的低等植物藻类相对比例有关。陆地高等植物δ13C平均值为-27‰（PDB），海洋浮游植物δ13C平均值为-18‰（PDB），二者差值9‰（PDB）。.广海海域或深水盆地，浮游藻类是沉积有机质的重要来源，它的δ13C变化与海水中溶解CO2（d）浓度可采用下式描述（Rau，1991）：.δ13CORG=-0.8*［CO2（d）］-12.6.式中［CO2（d）］表示海水中溶解CO2浓度，单位为μmole/kg。［CO2（d）］与大气PCO