同位素定年及古环境反演精编.doc

同位素定年及古环境反演（Re-Os） （1）(Re-Os同位素在沉积地层精确定年及古环境反演中的应用进展)Re-Os同位素亲有机质的性质,使得富有机质沉积岩在沉积的过程中能够吸附富集海水中的Re、Os,沉积岩的沉积压实过程也是其中Re-Os同位素体系封闭计时的过程,沉积岩Re-Os同位素等时线年龄代表地层沉积时代,Os同位素初始比值187Os/188Os反映沉积时海水的Os同位素比值。Re-Os同位素体系在富有机质沉积岩中的成功应用,能够直接确定地层沉积时代,从而对地层界线进行直接厘定,并且能够对一些沉积矿床形成时代、冰川事件发生时代进行厘定和限制。通过沉积岩Re-Os同位素特征,可以对古环境进行反演,有助于了解全球大气海洋的演化,气候的变化,对研究生物灭绝等重大地质事件发生的时限和机制以及金属矿床的成矿物质来源具有重要意义。 Re-Os同位素在沉积岩中应用原理 海水中Re、Os的3个主要来源示意图 海水Os同位素演化曲线：对于某一连续沉积地层来讲,其中的Re-Os同位素特征(Re、Os含量,Os同位素比值,Re/Os值)会随着不同时代的沉积环境不同而发生变化,因此,可以通过富有机质沉积岩Re-Os同位素特征进行分析来反演当时古海水的Re-Os同位素特征,海水中的Os同位素变化往往是由于古气候的变化或者较大的构造事件而引起的。因此,通过对沉积地层中的Re-Os同位素进行研究,不仅能够记录古环境的变化特征,而且还能够对全球较大的构造事件进行研究。 海水中Os同位素演化曲线 可用作摘要或结论处：沉积地层的精确定年对于地层学的研究具有重要意义。地层是地质事件记录最丰富的载体,而地质年代表作为地层学研究的重要成果和基本文件,它的功能是为地层学以及整个地球科学的研究和地球的历史过程提供一个恰当的时间参照体系,以利于全球范围的地质演化对比研究和成矿规律研究,揭示地球演化的阶段性和所经历的重大事件。因此,国际地层表的建立和不断完善是地层学研究的长期目标和永恒内容(王鸿祯,2006)。地层研究需要开展生物地层、化学地层、磁性地层、年代地层、层序地层、事件地层等多专业的综合研究,地层的划分主要是以地层中某种古生物的首次出现为依据,在应用生物地层方法建立精确的等时地层格架有困难的情况下,可以充分利用事件地层标志和同位素测年等多学科综合研究方法建立等时地层对比格架(王训练,2003),从而促进地区和全球相关地层对比继承,在地层建阶研究中,同位素年代学研究等是需要加强的工作(王泽九,2010)。可见,高精度的同位素测年以及同位素变化研究,是地层综合研究的一个不可或缺的重要的组成部分。事实上,沉积岩精确定年一直是一个世界性难题,因为在现有的技术手段下缺乏合适的测年对象。目前,地质年代表中年代地层时代的确定和划分主要采用锆石U-Pb法对沉积地层中火山岩夹层,特别是采用凝灰岩和斑脱岩中的锆石进行U-Pb年龄厘定,因为锆石U-Pb同位素体系封闭性较好,并且U-Pb同位素衰变常数经过了较为准确的测定,它们的年龄可代表沉积岩地层的形成时代(陈文等,2011)。然而,在地层界线上很少直接发现有火山岩夹层,地层界线绝对年龄往往是根据上下地层中火山岩锆石U-Pb年龄以及火山岩与界线层距离计算得到的。在显生宙的一些地层界线,是以黑色页岩的沉积为典型标志,并且其中的一些黑色岩系地层是与大洋缺氧事件以及生物灭绝事件关系紧密。这些黑色岩系能够采用Re-Os同位素体系进行直接精确定年,能够很好地研究生物灭绝等事件发生的绝对年代以及可能的发生机制。然而,黑色页岩等样品在地层中的分布有限,尤其在我国沉积地层中灰岩的分布范围更广,许多生物地层的划分是以古生物大量出现的碳酸盐岩地层为主要对象,并且富有机质碳酸盐岩往往能够作为烃源岩是油气地质学家重点研究的对象,Re-Os同位素在碳酸盐岩地层年代学研究中的成功应用,更有利于生物地层与年代地层直接进行比对,无疑极大地拓展了Re-Os同位素技术在沉积地层研究应用范围(中国地质科学院,2014)。 Re-Os同位素在沉积地层中的应用实例： 地层沉积速率：黑色页岩Re-Os同位素研究,能够计算地层的沉积速率。Xu等(2014)通过对三叠系Botneheia组，不同层位黑色页岩进行Re-Os同位素研究,获得四组等时线年龄,由于所有年龄都是采用Re-Os体系对黑色页岩沉积时代进行直接定年,因此能够抵消Re-Os衰变常数等不确定度,并且,所有样品的分析都是在同一实验室进行分析,能够抵消稀释剂标定系统误差。 厘定地层界线：许多地层界线的确定是以大洋缺氧和生物灭绝事件为特征,在这种条件下就会发育黑色页岩,因此,能够通过对黑色页岩的Re-Os同位素分析对地质界线进行直接定年。Selby等(2005)采用Re-Os对Devonian-Mississippi