地球科学原理之十八 火山喷发和地震造成δ13C变化的证据

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2019/12/07 23:18:21
地球科学原理之十八  火山喷发和地震造成δ13C变化的证据
作者:廖永岩 编辑:探矿者
1.1黄铁矿形成的证据
黄铁矿,是硫和铁在还原环境下形成的化合物。在碳酸盐岩帽及其附近,有时会有这种矿物大量出现,冰川期形成的冰川规模越大,这种矿物越多(杨瑞东等,2003;张启锐等,2002;Wright, et. al., 1987)。这说明,在冰川形成过程中,曾有过强还原环境存在。从地球演化早期至今,强还原环境,都是由地球去气气体造成的。地球去气时,大量的氢、硫化氢等强还原性气体的排出,是造成这种强还原环境的主要因素。随火山喷发形成的热液为强酸性液体,溶有大量铁等矿物元素。当这些矿物元素和去气作用产生的硫化氢化合,就形成黄铁矿等硫化物矿床。这说明,冰川形成过程中,地球曾有过强排气作用。这也说明,碳酸盐岩帽中的δ13C强烈负漂移,是由于火山喷发引起的地球去气作用造成的。
1.2微量稀土元素的证据
δCe通常作为古海洋氧化-还原条件的示踪剂(Wright, et. al., 1987)。对上扬子区新元古宙南沱冰期后碳酸盐岩帽(贵州铜仁和湖南大庸)的δ13C和δCe进行测定发现,碳酸盐岩帽下部δ13C值低,往上δ13C值逐渐向正迁移。碳酸岩盐帽的下部(和冰碛直接接触)含黄铁矿泥灰岩、薄层白云岩的δ13C为-7.06~-3.27‰,δCe为-0.04~0.069,表示它们为弱还原-弱氧化环境下形成的产物。上部的中-厚层纹层白云岩的δ13C为-3.58~-0.13‰,δCe为-0.22~-0.105,说明形成于氧化环境(杨瑞东等,2003)。这就证明,碳酸盐岩帽里的δ13C强负值(-7.06~-3.27‰),是在还原条件下形成的。δ13C由负值向正值漂移的过程,就是由还原性环境向氧化性环境转化的过程。这说明,δ13C的强负漂移,的确是火山去气作用形成的。
1.3造山作用的证据
每一次冰川的形成和消融,都会引起相应的造海和造山作用,冰期旋回,总是和造山旋回一致(龚一鸣,1997;汪品先,2002)。通过以上的分析(见图1和图2),我们知道,在冰川形成时,会引起造海作用;在冰川消融时,会引起造山运动。所以,和冰川旋回一致的造海和造山运动,都是由于冰川的形成和消融引起的。这间接证明,我们以上的推论是正确的。也证明,碳酸盐岩帽中的δ13C的负漂移,是由于火山喷发引起的。
1.4碳系统演化的证据
从表1可见,地球上,现已沉积了6×107Gt碳酸盐岩、1.5×107Gt矿物有机物(干酪根Kerogen,占80-90%)。地球形成的早期,没有碳酸盐岩沉积。太古宙晚期,开始有少量碳酸盐岩沉积。大量碳酸盐岩的沉积,是从元古代以后开始的。所以,这巨量的碳酸盐岩和矿物有机物,都是由CO2逐渐转化来的。若构成这巨量的碳酸盐岩和矿物有机物的碳,在地球演化早期(碳酸盐岩形成前),就存在于地球的原始大气中。由于温室效应,地球的温度肯定远高于现在的金星,会在500℃以上。地球上根本就不会有生命演化和存在。既然现在地球上有生命演化,这说明,形成巨量碳酸盐岩和矿物有机碳的CO2,肯定是后来逐渐从地球内部排出的。即地内系统,不断地将地内含δ12C较多的CO2补充在地表系统里。火山喷发和地震,是地球排气的主要方式。所以,现在地球上巨量的碳酸盐岩和矿物有机物,是由火山喷发和地震逐渐排出的CO2形成的。而甲烷渗漏和生物量变化,只会造成地表碳再循环,不会造成地表系统里的碳的绝对量逐渐增加。甲烷渗漏和生物量变化造成冰期旋回中碳δ13C的规律性变化,与地史资料不符。所以,冰期旋回中碳δ13C的规律性变化,肯定是由火山喷发和地震等地球去气作用造成的。
上面我们论述了地球化学方面的证据,那地球物理学方面,还有哪些冰川地质作用的证据呢?且听下回分解。
未完,待续。
下回预告:地球科学原理之19  板块假说的问题及人类对岛弧的认识过程
参考文献:
龚一鸣. 重大地史事件、节律及圈层耦合. 地学前缘, 1997, 4(3-4): 75-84
杨瑞东,王世杰,董丽敏,姜立君,张卫华,高慧. 上扬子区震旦纪南沱冰期后碳酸盐岩帽沉积地球化学特征. 高校地质学报,2003, 9(1): 72-80
汪品先. 气候演变中的冰和碳. 地学前缘, 2002, 9(1): 85-93
张启锐,储雪蕾,张同钢,冯连君. 从“全球冰”到“雪球假说”—关于新元古代冰川事件的最新研究. 高校地质学报, 2002,8(4):474-481
Wright J, Schrader H, Holser W T. Paleoredox variations in ancient oceans recorded by rare earth elements in fossil apatite. Geochim. Cosmochim. Acta., 1987, 51: 637-644
(注:本“地球科学原理”系列,是根据廖永岩著,海洋出版社(2007年5月)出版的《地球科学原理》一书改编而来,转载者请署明出处,请不要用于商业用途)
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