華北中元古代淺海碳酸鹽沉淀方式變化： 海水氧化還原條件波動的響應？*

吳孟亭 方 浩 孫龍飛 史曉穎1， 湯冬杰

1中國地質大學(北京)生物地質與環境地質國家重點實驗室，北京 100083 2中國地質大學(北京)科學研究院，北京 100083 3中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京 100083

1 概述

要全面了解元古宙中期大氣和淺海氧化還原狀態的演變規律，需開展跨盆地、長序列、多剖面、多指標的沉積地球化學綜合研究。元古宙中期沉積地層厚度巨大并以碳酸鹽巖為主，華北地臺發育的長城系(1.8～1.6Ga)、薊縣系(1.6～1.4Ga)和青白口系(1.0～0.8Ga)總厚度可達9000m(Luetal.，2002)，華南神農架群(1.46～1.06Ga)厚度可達12000m(Canfieldetal.，2018；曠紅偉等，2018)。由于對這種巨厚的沉積序列進行連續系統的地球化學分析難度很大，因此，有必要開發更直觀的、野外可識別的海水氧化還原條件指標。前人的研究成果表明，沉積巖的礦物學特征或可能直觀地反映海水氧化還原條件，例如華北串嶺溝組(1.65～1.64Ga)由赤鐵礦構成的鮞鐵巖和疊層石鐵巖(Linetal.，2019)、下馬嶺組(1.40～1.35Ga)二段下部以鮞綠泥石(Tangetal.，2017a)和菱鐵礦(Canfieldetal.，2018；Tangetal.，2018)為主的鐵巖以及鐵嶺組(1.45～1.40Ga)二段疊層石微生物礁體內大量產出的海綠石，均可以反映淺海缺氧鐵化的地球化學條件；反之，高于莊組(1.60～1.54Ga)二段產出的錳氧化物結核(Fangetal.，2020)和下馬嶺組二段中部發育的赤鐵礦海相紅層(Tangetal.，2020)，則指示適度氧化的海洋化學條件。由此可見，礦物組合具有指示海水氧化還原條件的重要潛力。然而，上述礦物在地層中的產出并不連續，因此有必要開發更多在地層記錄中相對連續的沉積學和礦物學標識，對直觀反映海水氧化還原條件具有重要科學意義。……