川东下三叠统飞仙关组—嘉陵江组界线附近的锶同位素组成

川东下三叠统飞仙关组—嘉陵江组界线附近的锶同位素组成1胡作维，黄思静，王庆东，王春梅，郜晓勇成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，沉积地质研究院，成都（610059）E-mail：huzuowei@摘要：近年，锶同位素地层学已经逐步成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球事件研究和对比的有效工具，成为新兴的化学地层学的重要分支之一。

本文根据锶同位素地层学的基本原理，在对这些样品进行沉积岩组构、化学成分分析和对同期海水代表性评估的基础上，测试了四川东部华蓥山地区下三叠统飞仙关组—嘉陵江组界线附近6个碳酸盐岩样品的锶同位素组成。

结果表明，该界线附近的锶同位素组成与前人公布的早三叠世同期海水的锶同位素组成数据基本一致。

锶同位素地层学研究方法的引入，将为今后上扬子地台三叠系的化学地层学和年代地层学对比研究提供一些有益的思路和参考。

关键词：下三叠统，飞仙关组，嘉陵江组，锶同位素地层学，四川东部中图法分类号：P 534.53，P 539 文献标识码：A1948年，瑞典地球化学家Wickman提出：由于锶在海水中的残留时间（≈106a）远远长于海水的混合时间（≈103a），地质时代中全球范围内海水锶在同位素组成上是均一的，海水的87Sr/86Sr值是时间的函数（Wickman, 1948）。

但由于在海相碳酸盐矿物成岩蚀变的认识、分析方法与测定精度以及数据积累程度等问题（黄思静等，2005a），以致海相碳酸盐锶同位素研究并没有获得长足的进步。

直到34年后，Burke等（Burke et al., 1982）的研究成果才使人们开始对用于锶同位素地球化学研究的沉积岩样品范围及其成岩蚀变对锶同位素分析的影响有了进一步的理解（黄思静等，2001a），并促使其在沉积地质学研究中进入了实用阶段，并得到了深入研究，进而形成了一门新的学科分支—锶同位素地层学（Strontium Isotope Stratigraphy，简称SIS）。

早在上世纪80年代末，国内有关学者就对海相碳酸盐地层的锶同位素研究予以了广泛关注和重视，并进行了不少有益的探索和研究，主要研究领域集中于锶同位素组成及其控制因素上，如锶同位素组成与海平面变化或者其它地质事件之间关系的研究（Huang ea tl.,2005；黄思静等，1997、1999、2001b、2002、2004、2005b；杨杰东等，2000、2001；江茂生等，2002；石和等，2002、2003、2005、2006），但利用地质历史中海水的锶同位素组成和演化曲线进行海相地层研究正处于起步阶段，可以预见锶同位素地层学将会有更大的发展空间和应用前景。

四川盆地的三叠系地层具有分布广泛，化石丰富，沉积类型多样等特点，可为三叠纪的研究提供优越的野外条件，同时前人在长期的研究中也积累了大量有重要参考价值的成果。

然而，这些研究主要集中于岩石地层和生物地层等方面的研究，很少涉及到化学地层学方面的内容，尤其是锶同位素地层学方面。

四川东部下三叠统飞仙关组和嘉陵江组作为我国南方海相三叠系两个重要的岩石地层单位，通常与国际通用的下三叠统印度阶和奥伦尼克阶对应(中国地层典编委会，2000)。

其中印度阶和奥伦尼克阶之间界线附近的全球海水锶同位素组成在0.70720～0.70735附近（Veizer et al., 1999；Korte et al., 2003），而飞仙关组—嘉陵江组界线附近海相碳酸盐的锶同位素组成数据是多少，二者是否具有可对比性？这些问题的解决，对四川海相三叠系飞仙关组和嘉陵江组的年代地层学对比研究具有重要意义，并为今后1本课题得到国家自然科学基金项目（40472068）和教育部博士点基金项目（20050616005）的资助。

上扬子地台海相三叠系地层的锶同位素地层学研究提供一些有益的思路和参考。

1. 样品及分析方法样品采自于四川东部华蓥山背斜中段西翼的仰天窝剖面，该剖面位于四川广安华蓥市天池镇附近（图1a），交通便利。

同时该剖面的下三叠统地层主要以海相碳酸盐岩为主，地表岩层出露较好（图1b），易于进行地层学和沉积学等方面的研究；其中飞仙关组—嘉陵江组的界线位于采石场内，样品所在层位如图2所示。

但由于在野外工作中并没有发现大化石，而距该地向北约20公里的广安谢家槽剖面只是发现了较为单一的瓣鳃类化石（四川省区域地层表编写组，1978），因而该剖面的生物地层学界线有待进一步利用牙形石等微体化石进行确定。

图1样品采集位置的地理图(a)和地质略图(b)1Fig. 1 Sketch geographic map (a) and geologic map (b) of the sampling areaN：正北方向；P3w：二叠系吴家坪组；T1f：三叠系飞仙关组；T1j：三叠系嘉陵江组；T2l：三叠系雷口坡组1四川省地质矿产局川东南地质大队. 1995. 中华人民共和国地质图（邻水县幅, 1:5万）及说明书[内部资料]. 成都: 四川省地质矿产局.图2 仰天窝剖面下三叠统飞仙关组—嘉陵江组界线地层柱状图、样品所在层位及其87Sr/86Sr和Mn/Sr值曲线图Fig. 2 Lithology, sampling location, 87Sr/86Sr and Mn/Sr ratios for the feixianguan - jialingjiang formationboundaryin Lower Triassic section, eastern Sichuan图中的岩石地层划分方案，据四川省地质矿产局川东南地质大队（1995）①和四川省区域地层表编写组（1978）；图中样号和有关数据与表1对应根据锶同位素地层学原理，为使样品的锶同位素组成尽可能代表原始海水，所选6个样品均为微晶灰岩，并进行了显微组构、阴极发光和元素分析。

显微组构和阴极发光强度观察是在成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室完成，其中阴极发光仪器型号为CL8200MK，工作束电压为10kV，束电流约为500µA。

元素分析是由四川省地质矿产局华阳地矿检测中心完成，CaO、SiO2和MgO含量是利用重量法和容量法测定，检测限为0.1×10-2，误差为2%；Mn和Sr含量是利用原子吸收光度法测定，检测限分别为5×10-6和42×10-6，误差分别为13%和14%。

锶同位素分析由中国科学院地质与地球物理研究所完成。

取70mg左右粉碎至200目的样品，用2.5mol/L的HCl于Teflon杯中溶样，离心后清液通过AG50W×12阳离子交换柱分离和纯化得到Sr；Sr同位素是使用MAT262同位素质谱计进行测定的，同位素分馏用86Sr/88Sr=0.1194校正，实验室对Sr标样NBS987分析结果为0.710226±0.000012（n=8），全流程空白本底约为2～5×10-10g，误差以2σ(±)表示。

表1 样品的化学组成和锶同位素组成Tab. 1 Chemical composition and Sr isotope ratios of the samples化学组成锶同位素组成样号SiO2(×10-2)CaO(×10-2)MgO(×10-2)Mn(×10-6)Sr(×10-6)Mn/Sr87Sr/86Sr2σ±(×10-6)F 1.90 54.36 2.07 294 417 0.71 0.707327 12E 2.43 50.48 0.79 248 485 0.51 0.707312 11D 1.69 53.68 0.84 225 592 0.38 0.707331 11C 2.40 51.40 1.23 267 603 0.44 0.707346 9B 1.93 52.08 0.69 256 602 0.43 0.707316 11A 2.02 51.40 0.44 349 480 0.73 0.707327 9平均值 2.06 52.23 1.01 273 530 0.53 0.7073265 10.52. 样品锶同位素组成在经历地质历史上最大规模的全球生物灭绝事件（二叠纪/三叠纪之交的生物灭绝事件）（李子舜等，1986；黄思静，1994）之后，由于其后紧接的古陆植被覆盖面积严重萎缩（Korte et al., 2003）、海平面快速下降（Haq et al., 1987）和强烈古陆风化作用（Korte et al., 2003）等因素的影响，早三叠世同期海水的锶同位素比值的上升速率是地球显生宙以来海水的最大值，即在相隔很短的时间内，海水的锶同位素比值急剧上升，因而早三叠世同期海水的锶同位素组成演化曲线呈现为快速单调上升的趋势，并具有较大的斜率。

四川东部华蓥山仰天窝剖面下三叠统飞仙关组—嘉陵江组界线附近地层中海相碳酸盐岩样品的锶同位素分析结果（表1，图2）表明，所有样品的87Sr/86Sr比值在0.707312～0.707346之间，平均值为0.7073265，平均误差（2σ±）约为10.5×10-6。

6个样品的锶同位素比值大体接近（图2），均在早三叠世同期海水的锶同位素组成演化曲线附近（图3），同时这也说明了在整合连续地层中锶同位素比值在较短的时间间隔内不会有太大的波动，而样品B、C之间锶同位素比值差异稍大，根据对样品成岩蚀变程度的分析，这属正常波动。

该对比是在利用Veizer等（Veizer et al., 1999）通过互联网公布的显生宙以来海水的锶同位素（包括碳、氧同位素）组成演化数据（总共4080个）和Korte等（Korte et al., 2003）公布的晚二叠纪—三叠纪海水锶同位素组成数据（总共219个）中早三叠世部分及其邻近数据（共128个）绘制的早三叠世全球海水锶同位素组成演化图上进行的（图3）。

值得注意的是，图3的时间尺度按照Harland等（Harland et al., 1990）公布的地质年代表进行划分。

图3 早三叠世全球海水锶同位素组成演化图Fig.3 Sr isotope record of the Lower Triassic seawater (after Korte et al., 2003; Veizer et al., 1999) 数据来源：Korte据Korte et al., 2003；Our_data和Lit_data均据Veizer et al., 1999；图中虚直线为本文全部样品的锶同位素组成平均值3. 讨论海相碳酸盐矿物的锶同位素分析会受到众多因素的影响，包括分析方法、测试精度、样品成岩蚀变程度等。