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寒武纪—奥陶纪时期海水与现代海水成分截然不同 属“方解石海”

奥陶纪石盐中的原生(左)与次生流体包裹体(右)

奥陶纪石盐中的原生(左)与次生流体包裹体(右)

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:地球上的海水成分并非一成不变的,根据海相非生物壳碳酸盐岩的成分推测,地质历史时期海水的成分在富Ca低SO4的“方解石海”与富Mg高SO4的“文石海”之间波动,目前大量矿物学证据显示,寒武纪—奥陶纪时期海水与现代海水成分截然不同,属于富Ca低SO4的“方解石海”。

从海水中蒸发形成的石盐矿物,其蒸发阶段捕获的原生流体包裹体可以直接记录当时的原始海水的成分,为海水成分的研究提供了不可多得的宝贵材料。然而,奥陶纪时期海洋水体的成分,一直没有来自石盐流体包裹体的直接证据。整个地质历史时期,奥陶纪石盐沉积十分稀少,只有在中国鄂尔多斯盆地的奥陶纪马家沟组的地层中保存了巨厚的奥陶纪石盐。

中国科学院南京地质古生物研究所孟凡巍副研究员、中国地质科学院的张永生研究员与国内外的地质学家合作,在奥陶纪马家沟组石盐中发现了原生的石盐流体包裹体,并对其卤水成分进行了系统分析。研究结果表明该时期海水的成分与寒武纪相似,属于富Ca低SO4的“方解石海”。

海水成分的变化与早期生物矿化紧密相关,目前有观点认为,寒武纪时期海水成分转变为富Ca离子的“方解石海”,导致以前生活在“文石海”的软躯体后生动物为了排出有毒的Ca离子,于是产生了钙质的外壳,进而出现了寒武纪生命大爆发。随后的奥陶纪时期,海洋处于长期稳定而温暖的环境,发生了“奥陶纪生物大辐射”事件,较低的生物分类单元(目、科、属和种级别)多样性大量增加,海洋生物的丰度和分异度达到了一个高峰,分异度几乎是寒武纪的三倍。同时奥陶纪海水成分也表明与其他地质时代相比,该时期海水中的钾离子更高,是一个十分适宜形成钾盐沉积的时期。

该论文近日在线发表于国际学术期刊Geological Quarterly上,本研究得到国家自然科学基金与中国科学院国际合作局“俄乌白项目”的支持。

论文信息:Fanwei Meng, Yongsheng Zhang, Anatoliy R. Galamay, Krzysztof Bukowski, Pei Ni, Enyuan Xing, Limin Ji, 2018. Ordovician seawater composition: evidence from fluid inclusions in halite. Geological Quarterly, 62 (2): 344-352.




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