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近年来在三峡地区多个盖帽碳酸盐岩剖面中发现了低达<-40‰的δ13Ccarb值,为Marinoan冰期后古海洋中发生的水合物分解事件提供了最直接的证据。这些生物甲烷起源的碳同位素信息在盖帽碳酸盐岩地层中的分布具有明显的层控性特征,赋存组分均为方解石。本文对三峡地区九龙湾盖帽碳酸盐岩剖面进行了系统的高分辨率岩石学、矿物学、碳氧同位素、主量元素和微量元素地球化学研究,分析了水合物分解在盖帽碳酸盐岩沉积成岩过程中所起的作用,确认了水合物分解事件对Marinoan冰期后海洋环境的影响。
本文发现,九龙湾盖帽碳酸盐岩地层的局部层位中发育δ13Ccarb<-40‰的方解石,而白云石的δ13Ccarb一般在-4~-3‰之间。极负δ13Ccarb值的方解石呈大块连晶或小脉发育,其体内残留有溶蚀交代白云石的残余,说明具极负碳同位素的方解石是早期白云石被溶蚀和交代的产物,而溶蚀交代白云石的流体来源于水合物分解释放出的甲烷缺氧氧化形成的富CO32-的孔隙流体。
结合前人的研究成果,本人认为三峡地区Marinoan冰期后海洋中发生过三期甲烷水合物分解事件,造成盖帽碳酸盐岩的去白云岩化。多幕式的水合物分解事件使海洋环境出现了氧化与还原的交替变化,导致盖帽碳酸盐岩地层中的稀土元素配分模式、Ce负异常和U、V、Cr、Co、Ni、Cu和Zn等氧化还原敏感元素含量,呈现相对应的阶段变化。