利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态

蔡青青, 闫宝强, 王永志. 利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态[J]. 地质与资源, 2019, 28(2): 160-164.
引用本文: 蔡青青, 闫宝强, 王永志. 利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态[J]. 地质与资源, 2019, 28(2): 160-164.
CAI Qing-qing, YAN Bao-qiang, WANG Yong-zhi. REDOX ENVIRONMENT RESTORATION OF OCEAN WITH THE Fe/Mn RATIO OF CARBONATE ROCKS[J]. Geology and Resources, 2019, 28(2): 160-164.
Citation: CAI Qing-qing, YAN Bao-qiang, WANG Yong-zhi. REDOX ENVIRONMENT RESTORATION OF OCEAN WITH THE Fe/Mn RATIO OF CARBONATE ROCKS[J]. Geology and Resources, 2019, 28(2): 160-164.

利用碳酸盐岩的Fe/Mn比值恢复海洋的氧化还原状态

详细信息
    作者简介: 蔡青青(2001-), 女, 辽宁省实验中学学生, 通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河南大街89号, E-mail//lnchch@163.com
  • 中图分类号: P595;P588.24

REDOX ENVIRONMENT RESTORATION OF OCEAN WITH THE Fe/Mn RATIO OF CARBONATE ROCKS

  • 碳酸盐岩的Fe/Mn元素比值,作为一项新的地球化学指标,可以用于恢复海洋的氧化还原状态.在氧化条件下,Fe3+和Mn4+均不可溶,因此氧化海水中的溶解Fe和Mn的含量均很低.Fe3+和Mn4+在还原条件下可以被细菌还原为可溶的Fe2+和Mn2+,而氧化还原电位的计算表明,Mn4+的还原要早于Fe3+的还原,因此细菌的Mn还原过程发生在沉积物的更浅层.可溶的Fe2+和Mn2+向上扩散到海水中,替代碳酸盐岩晶格里的Ca2+,因此碳酸盐岩晶格中的Fe2+和Mn2+的含量受控于来自沉积物孔隙水的扩散,而后者又与水岩界面的氧化还原状态相关.因此可以预测,随着海水变得逐渐缺氧,碳酸盐岩中的Fe/Mn比值会逐渐增高.为了验证这一假说,我们分析了中元古代高于庄组白云岩的Fe/Mn比值.研究发现,几乎所有的样品的Fe/Mn比值介于20~30之间,显著高于泥盆纪末期深水碳酸盐岩和浅水台地碳酸盐岩的Fe/Mn比值.高于庄组碳酸盐岩高的Fe/Mn比值一方面可能指示了中元古代低的大气氧气浓度和海洋的广泛缺氧,也可能反映了白云岩形成于缺氧的沉积物空隙水里.

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  • 图 1  中元古界高于庄组白云岩野外照片

    Figure 1. 

    图 2  中元古界高于庄组白云岩镜下照片

    Figure 2. 

    图 3  海水的氧化还原过程

    Figure 3. 

    表 1  北票高于庄组碳酸盐岩Fe、Mn含量及Fe/Mn比值

    Table 1.  The Fe and Mn contents and Fe/Me ratios of the carbonate rock in Mesoproterozoic Gaoyuzhuang Formation

    样品编号 碳酸盐组分含量/% Fe/10-6 Mn/10-6 Fe/Mn 样品编号 碳酸盐组分含量/% Fe/10-6 Mn/10-6 Fe/Mn 样品编号 碳酸盐组分含量/% Fe/10-6 Mn/10-6 Fe/Mn
    18-BP-80 0.86 823.59 30.38 27.1 18-BP-53 0.93 993.78 45.27 22.0 18-BP-28 0.86 469.03 25.42 18.5
    18-BP-79 0.99 875.05 30.17 29.0 18-BP-52 0.78 1010.01 38.17 26.5 18-BP-27 1.20 465.44 26.63 17.5
    18-BP-78 0.83 651.04 33.46 19.5 18-BP-51 0.83 879.31 55.16 15.9 18-BP-26 0.86 465.46 35.64 13.1
    18-BP-77+ 0.80 779.64 37.13 21.0 18-BP-50 0.78 984.80 43.67 22.6 18-BP-25 0.78 587.14 26.43 22.2
    18-BP-77 0.96 877.09 30.91 28.4 18-BP-49 1.55 834.24 37.49 22.3 18-BP-24 1.01 724.06 73.38 9.9
    18-BP-76 0.84 740.15 41.66 17.8 18-BP-48 0.69 848.80 37.17 22.8 18-BP-23 0.50 3642.06 38.95 93.5
    18-BP-75 0.71 839.87 43.03 19.5 18-BP-47 0.89 871.67 34.65 25.2 18-BP-22 0.81 599.06 24.19 24.8
    18-BP-74 0.54 572.88 36.57 15.7 18-BP-46 0.54 689.16 33.21 20.8 18-BP-21 1.05 647.17 26.04 24.9
    18-BP-73 0.80 891.12 60.11 14.8 18-BP-45 0.85 803.32 43.53 18.5 18-BP-20 0.85 569.56 24.07 23.7
    18-BP-72 0.75 1074.66 35.19 30.5 18-BP-44 0.80 785.05 36.51 21.5 18-BP-19 0.78 539.35 30.35 17.8
    18-BP-71 0.86 624.85 26.63 23.5 18-BP-43 0.85 748.65 36.22 20.7 18-BP-18 0.99 491.37 28.53 17.2
    18-BP-70 0.87 689.17 29.75 23.2 18-BP-42 1.04 815.94 38.25 21.3 18-BP-17 0.65 1018.11 37.82 26.9
    18-BP-69 0.98 1118.12 48.82 22.9 18-BP-41 0.83 836.24 87.40 9.6 18-BP-16 1.24 760.22 36.20 21.0
    18-BP-68 0.78 888.87 30.20 29.4 18-BP-40 0.49 822.45 41.75 19.7 18-BP-15 0.77 1012.29 37.26 27.2
    18-BP-67 0.89 822.63 33.97 24.2 18-BP-39 0.56 1389.37 61.75 22.5 18-BP-14 0.94 457.89 24.95 18.4
    18-BP-66 0.88 725.71 29.16 24.9 18-BP-38 0.79 1694.72 98.12 17.3 18-BP-13 0.53 957.41 51.75 18.5
    18-BP-65 0.94 807.79 28.66 28.2 18-BP-37 0.88 945.82 33.09 28.6 18-BP-12 0.47 601.03 28.85 20.8
    18-BP-64 0.85 785.68 29.16 26.9 18-BP-36 0.89 817.38 31.57 25.9 18-BP-11 0.81 522.35 26.52 19.7
    18-BP-63 0.93 794.73 29.35 27.1 18-BP-35 0.98 861.73 33.37 25.8 18-BP-10 1.40 503.62 26.72 18.9
    18-BP-62 0.83 527.45 24.29 21.7 18-BP-34Z 1.17 535.17 59.7 9.0 18-BP-09 1.34 725.19 32.17 22.5
    18-BP-61 0.66 758.77 29.56 25.7 18-BP-34ZH 0.69 1138.90 75.02 15.2 18-BP-08 0.78 507.54 29.32 17.3
    18-BP-60 0.68 897.37 45.23 19.8 18-BP-34QIAN 0.69 2917.70 81.34 35.9 18-BP-07 1.08 846.96 32.22 26.3
    18-BP-59 0.27 1455.41 67.74 21.5 18-BP-33 0.86 813.80 36.01 22.6 18-BP-06 1.24 471.68 25.61 18.4
    18-BP-58 0.81 910.91 31.10 29.3 18-BP-32 0.28 2356.56 106.71 22.1 18-BP-05 0.51 868.89 68.34 12.7
    18-BP-57 1.06 929.69 31.25 29.8 18-BP-31 1.17 447.95 25.84 17.3 18-BP-04 1.01 446.97 29.63 15.1
    18-BP-56 1.13 963.99 30.95 31.2 18-BP-30QIAN 0.66 744.20 34.00 21.9 18-BP-03 1.35 417.72 24.89 16.8
    18-BP-55 0.86 886.72 35.16 25.2 18-BP-30 0.35 708.06 51.50 13.8 18-BP-02 0.91 533.85 22.56 23.7
    18-BP-54 0.78 1141.86 47.58 24.0 18-BP-29 0.99 363.99 21.73 16.8 18-BP-01 1.14 587.71 27.26 21.6
    测试单位:北京大学原德国斯派克ICP光谱分析合作实验室.
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出版历程
收稿日期:  2019-01-16
修回日期:  2019-04-19
刊出日期:  2019-04-30

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