碳、氧同位素的一般分布规律和影响因素

Question

如题所述

Answer 1

（一）一般分布规律

碳酸盐岩的碳、氧同位素组成与沉积环境密切相关，从已获得的大量数据看，海相碳酸盐样品 δ¹³C值高于淡水相灰岩（陈锦石等，1983），这种明显的差别提供了沉积环境不同的信息。Hudson(1977）总结了碳酸盐沉积物的δ¹³C、δ¹⁸0分布规律及其控制因素（图5—15），从中可以得出：海相碳酸盐岩δ¹³C平均值为-5‰—5‰（PDB），δ¹⁸0平均值为-10‰—2‰（PDB）。

北京十三陵中、新元古界δ¹³C值变化范围-2.6‰—0.81‰，主要集中于-1.5‰—0.5‰（PDB）的值域内。δ¹⁸O值在-8.8‰—2.8‰（PDB）的值域内。显然，北京十三陵中、新元古界δ¹³C、δ¹⁸O值均在Hudson总结的海丰碳酸盐岩平均值范围内，因而其δ¹³C、δ¹⁸O值仍具有环境指示意义。

（二）影响控制因素

海相碳酸盐中¹³C主要受有机碳含量及其埋藏速率、碳酸盐形成环境如氧化-还原条件两种因素影响最大（图5—15）。一般有机碳埋藏速率增大会使δ¹³C值变重，反之δ¹³C变轻（Scholle and Arthur,1980;Berger and Vincent,1986;Robert and Antonio,1989;Chen et al.,1991）。在氧化带或氧化条件下的碳酸盐有贫¹³C、富¹²C的趋势。其次，成岩作用过程中同位素交换作用也会影响δ¹³C的分布，但比较微弱。同时，海相碳酸盐岩δ¹³C值随地质年代做长期变化，这种变化趋势不受后期沉积作用和沉积相的控制（Veizer等，1976）。因此，海相碳酸盐岩的δ¹³C值基本能反映初始沉积环境的δ¹³C值变化。

图5—15　碳酸盐沉积物的 δ¹³C、δ¹⁸O的分布及控制因素（据Hudson,1977修改）

海相碳酸盐岩¹⁸O受介质温度和浓度影响最为强烈（图5—15）。同时成岩作用中的重结晶作用、白云岩化作用、淡水淋滤作用等都会使原始碳酸盐沉积物中的δ¹⁸O值发生较大的变化。因此，古老的岩石样品其δ¹⁸O环境指相意义较差，但通过系统测定得到的δ¹⁸0值仍能反映其原始沉积环境的相对差异。