塔里木盆地中-晚奥陶世碳酸盐生物沉积系统更替的气候波动响应

Increased burial rates of organic carbon at the regional to global scale led to the systematic occurrences of positive δ13Ccarbonate excursions in marine carbonate rocks. It is closely related to substantial pCO2 drawdown, the initiation of hydrocarbon source rocks, climatic cooling and shift of biosedimentary systems. The so-called Guttenberg positive δ13C excursion (GICE) at the boundary of Sandbian and Katian before the end-Ordovician Hirnantian glaciation has been widely reported from the Iapetus realm while the relevant climatic cooling trend is still under controversy. The geological records of the GICE and its relevant climatic perturbations in the Proto-Tethyan realm has not been convincingly demonstrated. This research project aims to explore the response of the Guttenberg positive δ13Ccarbonate excursion and its relevant cooling trend to the shift of shallow-water carbonate biosedimentary systems in Bachu, Tarim Basin, NW China. A series of chemostratigraphic curves including the δ18Oapatite, the conventional δ13Ccarbonate & δ18Ocarbonate, and innovative Δ47 will be established for the first time by using petrographic analysis, diagenetic filtering & screening, high-resolution elemental geochemical analysis, conventional carbon & oxygen stable isotope analysis, and clumped isotope analysis of specific calcareous components including articulate brachiopod shells, trilobite hash, marine cements as well as conodont apatites. Finally, the regional and global occurrence of the GICE, as well as its relevant climatic perturbations will be correlated and their triggers will be discussed.

区域或全球性海洋有机碳埋藏速率增加导致海相碳酸盐岩碳同位素正偏系统性出现，且与大气二氧化碳含量大幅下降，烃源岩生成，气候波动及生物沉积系统更替密切相关。奥陶纪末期赫南特冰川作用前桑比阶-凯迪阶边界古登堡碳同位素正偏事件（GICE）及与此相关的生物沉积系统更替在古大西洋沿岸已有大量报道，而与之相关的气候变冷趋势尚未有确凿证据。GICE和相应的气候波动在原特提斯域的地质记录有待考证。本项目拟探索古登堡碳同位素正偏事件和相应气候变冷趋势在塔里木盆地巴楚地区浅水碳酸盐生物沉积系统更替中的响应。通过岩相分析、成岩作用过滤和筛选，利用钙质组构有铰腕足类壳体、三叶虫和海水胶结物及牙形类磷灰石高精度元素地球化学分析、常规碳氧同位素分析和新式二元同位素分析，建立起塔里木盆地中-上奥陶统磷灰石氧同位素曲线、方解石碳氧同位素曲线和二元同位素曲线，最后进行区域和全球性对比并探讨其驱动因素。

区域或全球性海洋有机碳埋藏速率增加导致海相碳酸盐岩碳同位素正偏系统性出现，且与大气二氧化碳含量大幅下降，烃源岩生成，气候波动及生物沉积系统更替密切相关。奥陶纪末期赫南特冰川作用前桑比阶-凯迪阶边界古登堡碳同位素正偏事件（GICE）及与此相关的生物沉积系统更替在古大西洋沿岸已有大量报道，而与之相关的气候变冷趋势尚未有确凿证据。GICE和相应的气候波动在原特提斯域的地质记录有待考证。本项目探索古登堡碳同位素正偏事件和相应气候变冷趋势在塔里木盆地巴楚地区浅水碳酸盐生物沉积系统更替中的响应。通过岩相分析、成岩作用过滤和筛选，利用钙质组构有铰腕足类壳体、三叶虫和海水胶结物及牙形类磷灰石高精度元素地球化学分析、常规碳氧同位素分析和新式二元同位素分析，建立起塔里木盆地中-上奥陶统磷灰石氧同位素曲线、方解石碳氧同位素曲线和二元同位素曲线，最后进行区域和全球性对比并探讨其驱动因素。塔里木盆地西部奥陶系记录了一个特殊的年代地层序列。达瑞维尔期代表以滤食性动物为主的碳酸盐岩缓坡。在其顶部发育凝缩段，随后是几个百万年的间断。间断相关序列是一个黑色页岩层段（达瑞威尔阶期到早桑比期），受限于斜坡到盆地环境。桑比期海相红层段成功地逐步重建了全盆地地层记录。最后，晚桑比期至凯迪期代表碳酸盐岩缓坡至台地演替，这是一个高产巴哈马式碳酸盐工厂，拥有快速多样化的底栖初级生产者集合。在此，我们将沉积相和成岩作用的深入分析与组分特定碳和氧同位素值的综合数据集相结合。其次，我们应用基本的蒙特卡罗方法从特定组构的数据集创建虚拟全岩值。这是为了评估已发布的全岩数据并将其整合到化学年代地层图中。该图显示了化学地层段，持续时间从几十百万年到几百千年。δ13C值长期呈上升趋势，在早凯迪期达到3.2‰，随后稳步下降。该临界点发生在一个明显的基线偏移之后，该基线偏移包括全球报告的短期古登堡碳同位素偏移（GICE），该偏移是根据δ18O同位素值的相关正偏移推导得出的。岩石学背景表明，这一基线变化是由光合作用的区域效应和沿桑比期-凯迪期边界层段文石的显著生产所驱动的。中度规模（达瑞威尔期至最早桑比期）δ13C同位素负偏，与基础δ18O正偏和达瑞威尔期碳酸盐缓坡消亡同时发生（Suecicus事件）。这一事件可能代表了从被动大陆弧转变为主动大陆弧期间火山作用/SO2放气的影响。它掩盖了其他地其他地方报道的达瑞威尔中期碳同位素偏移。