1樓：中地數媒
4.4.2.1 碳穩定同位素原理
海相碳酸鹽巖中的碳、氧穩定同位素均會受成岩作用的影響，成巖蝕變將使其發生分餾。藏南崗巴、定日及江孜地區賽諾曼階/土侖階界線附近海相碳酸鹽巖均存在不同程度的成巖蝕變，因此本區碳、氧穩定同位素均可能存在一定的分餾。但碳同位素受成巖蝕變作用的影響比氧同位素要小得多，另外我們的取樣間距比較小，所有測試樣品均為未發生重結晶的泥灰岩，其測試結果基本上能夠代表原始海水的同位素組成。
因此該區的碳穩定同位素的演化趨勢仍是古環境的有效示蹤劑，它在大洋缺氧事件、生物絕滅事件以及古環境、古氣候等方面的研究中仍起到不可替代的作用。
自然界中絕大多數的碳都集中在生物圈（有機碳儲庫）及碳酸鹽（無機碳儲庫）兩大主要的碳庫內。根據同位素質量平衡原則，一種質量數的碳同位素在一儲庫中減少，必然轉移到另一儲庫，使該儲庫中這種質量數的同位素增加。海相碳酸鹽巖中的碳穩定同位素受許多因素的影響，主要因素有海洋生物生產率的變化、陸源物質和淡水的輸入量、因氣候變化引起海水-大氣間同位素交換的變化等，但主要是受生物的生命效應控制（同濟大學海洋地質系，1989；鄧巨集文、錢凱，1993）。
生物有機體在其生長過程中優先吸收較輕的12c，使生物體內δ13c值相對變小，海水中δ13c值相對變大。在正常情況下，富12c的生物體在死亡後其殘體經沉積埋藏進入沉積圈，沉積圈生物殘體經腐爛、氧化後釋放出富12c的co2重新返回海水中。因此，在正常的情況下，海水中碳同位素達到一種平衡狀態。
而在大洋缺氧事件發生時期，由於海水中溶解氧低，生物死亡沉積後容易儲存，從而阻礙了生物機體中12c向無機碳儲庫的正常迴圈，被滯留在有機碳儲庫中，因而海水中13c在溶解的無機碳中相對富集，海水中δ13c將發生正向偏移。δ13c值發生正向偏移與大洋缺氧事件的發生以及有機碳的迅速埋藏成正相關關係。
4.4.2.2 **南部地區白堊紀中期δ13c曲線變化特徵
4.4.2.2.1 定日地區白堊紀中期δ13c曲線變化特徵
我們在定日地區賽諾曼階/土侖階界線附近51.5 m的地層中共測試了30個碳、氧穩定同位素樣品（表4-1），所有樣品的δ13c值均分佈在0.3‰～2.
0‰之間，平均值為1.42‰，δ13c值變化幅度為1.7‰。
測試結果表明，δ13c值在賽諾曼階/土侖階界線附近發生了明顯的正偏移，即存在著明顯的異常變化。
表4-1 **定日地區白堊紀中期碳、氧穩定同位素測試結果
δ13c曲線變化（圖4-3）具有這樣的總體規律：在r.brotzeni帶上部至r.
reicheli化石帶所限的時間間隔內，δ13c值比較低，所測的7個樣品的平均值為0.6‰；在r.cushmani帶—h.
helvetica帶的底部所限的時間間隔內，δ13c值整體正向偏移，22個樣品的平均值為1.72‰，最大值可達2‰；在h.helvetica化石帶中上部，δ13c值又變低，樣品9931中δ13c僅為0.
5‰。δ13c值在近10 ma的時間內構成了一個低—高—低完整清晰的旋迴變化，其中在賽諾曼階/土侖階界線附近（近6 ma的時間間隔內），δ13c值強烈正偏，表明該時期相當長的一段時間內有機碳都大量埋藏，這是大洋缺氧事件在本區的特殊反應。
圖4-3 **定日地區白堊紀中期δ13c曲線及有孔蟲動物群的變化特徵
在賽諾曼早中期，（r..brotzeni帶上部—r .reicheli帶）近2 ma的地質時間間隔內，δ13c值維持在一個較低的水平上（圖4-3），各個樣品間δ13c值變化不大，最小值為0.
3‰，最大值為0.8‰，變化幅度僅為0.5‰。
碳穩定同位素曲線的特徵表明，定日地區該時期處於正常的淺海陸棚環境，大洋缺氧事件還未發生。從有孔蟲的丰度曲線（圖4-3）變化來看，該時期有孔蟲十分繁盛，在樣品中出現一個極大峰值（可達3474個／100 g）和一個稍低的峰值（樣品9905），這兩個峰值可與δ13c變化曲線中出現的小峰值對應。這表明，在正常的沉積環境中，δ13c值的波動與生物的興衰存在著正相關關係，生物繁盛，δ13c值可以做正向偏移（儘管偏移幅度不大），有機碳埋藏速率也相應地有所提高。
黃思靜（1994）在研究上揚子地區二疊紀—三疊紀初海相碳酸鹽巖的碳同位素組成時也發現，地質歷史時期碳酸鹽巖中所記錄的δ13c值的變化與生物興衰有著十分密切的關係，生物繁盛及有機碳迅速埋藏與δ13c值存在著正相關。
在賽諾曼晚期—土侖早期（r..cushmani帶—h.helvetica帶下部）近6 ma的時間間隔內，是δ13c值較高的時期。
δ13c值最低0.9‰，最高值可達2‰，大部分樣品中δ13c分佈在1.7‰～2.
0‰之間，平均值為1.72‰，變化幅度為1.1‰。
定日地區與世界其他地區同期的δ13c值相比稍低。在英國的同期沉積yorkshire 和humberside黑色條帶中，δ13c值的峰值可達3.5‰～4.
3‰（schlanger et al.，1987）；在歐洲西部大陸架的同期沉積黑色頁岩中，δ13c的峰值可達3.72‰～4.
47‰（waples and cunningham，1985）。在北美洲的同期沉積中，δ13c值的峰值可達3.2‰（schlanger et al.
，1987）。定日地區δ13c值偏低與該區當時處於被動大陸邊緣淺海，有大量陸源碎屑物質的輸入（稀釋作用）有關。在崗巴地區δ13c值正向偏移峰值可達2.
7‰（陶然，1989），這雖比定日地區稍高，但與世界上其他地區相比仍略低。崗巴地區在該時期的沉積環境與定日地區基本相同，也屬於陸棚淺海，但水體比本區略深，陸源碎屑物質對δ13c的影響稍弱，因此導致其δ13c峰值比本區略高。
定日地區δ13c值在相當長的地質時間間隔內（約6 ma）均維持在一個較高的水平上，這是本區δ13c的特殊之處，這與該區當時位於陸棚淺海區，海侵作用表現明顯，受陸源物質影響較大有關。
在h.helvetica帶中上部，δ13c又趨於正常，降至0.5‰，這表明此時有機碳埋藏速率大幅度降低，並趨於正常，這是當時海水中缺氧環境逐步得到改善的結果。
4.4.2.2.2 崗巴地區白堊紀中期δ13c曲線變化特徵
**南部崗巴地區賽諾曼階/土侖階界線附近主要為一套灰黑色頁岩沉積，區域性夾瘤狀灰巖及泥灰岩薄層（萬曉樵，1987a；徐鈺林、茅紹智，1992；萬曉樵、陰家潤，1996；陶然，1989；文世宣，1999）富含生物化石，主要以有孔蟲為主。陶然（1989）曾在賽諾曼階/土侖階界線層中進行過碳穩定同位素的測試及分析（表4-2）。
表4-2 **崗巴地區白堊紀中期碳、氧穩定同位素測試結果
崗巴地區δ13c曲線在賽諾曼階/土侖階界線層中同樣表現出與定日地區及世界上其他地區相一致的變化特徵（圖4-4）。δ13c在賽諾曼階/土侖階界線附近具有明顯的峰值，最高可達2.738‰，遠離界線其值則均偏低。
δ13c峰值比定日地區略高，這可能與崗巴地區此時期海水較深，受大洋缺氧環境影響較大有關。
圖4-4 **崗巴地區白堊紀中期δ13c曲線及有孔蟲動物群的變化特徵
4.4.2.3 **南部地區白堊紀中期δ13c曲線變化的古環境解釋
白堊紀是地質歷史中的最大海侵時期，白堊紀中期是全球性海侵最高峰時期，也是大洋缺氧事件的鼎盛時期。藏南定日地區位於東特提斯海區，處於印度板塊北緣的陸棚地帶，在全球海侵的最高峰時期，海平面同樣也達到最高位置（萬曉樵，1992）（圖4-5），大洋缺氧事件也隨之達到頂峰。
從賽諾曼晚期r.cushmani帶開始，該區海平面開始迅速上升。伴隨著海平面的迅速上升，海域面積迅速擴大，大面積的三角洲及沿岸平原被海水淹沒，大量的陸源碎屑物質被搬運入海，使海洋中有機物增加及表層海水的浮游生物生產率上升。
在定日及崗巴地區，伴隨著海平面上升，有孔蟲動物群（主要是浮游型別）的丰度及分異度迅速增加。另外，大量陸源碎屑物質中的有機物質伴隨著海侵被搬運入海，與海水錶層浮游生物死亡後的屍體一道在下沉氧化分解過程中必然消耗水體中大量的氧，使海水中的溶解氧降低，導致大洋較深水層開始缺氧。
伴隨著賽諾曼晚期海侵的發生，形成了深部海水中的缺氧層，導致rotalipora動物群階段性地絕滅，這有利於有機碳的大量埋藏，而有機碳的大量埋藏，導致δ13c正向偏移。在**南部地區，此時期缺氧層僅限於海底附近區域，隨著缺氧程度的加強，有機碳逐漸迅速埋藏，δ13c逐漸變大。在賽諾曼階/土侖階界線處，海侵達到其頂峰，缺氧層已擴充套件到整個海水，缺氧事件也達鼎盛，有孔蟲動物群已基本上全部消失。
生物的大量滅絕向海水中提供了大量的有機物質，在缺氧條件，有機質不易被氧化分解掉，極易在沉積物中埋藏起來，這使得海水中δ13c值正向偏移，這就是令人關注的白堊紀中期生物叢集絕滅事件在本區的反映。
圖4-5 **南部白堊紀海平面升降曲線與全球的一致性
從土侖期開始，全球性海平面上升已經結束，並開始逐漸發生海退，缺氧層也相應下落，表層海水中溶解氧含量開始逐漸得到恢復，但深部海水仍然處於一個缺氧的環境，這仍有利於有機碳的大量埋藏，這可以用來解釋土侖早期δ13c值仍存在明顯正向偏移的原因。此時有機質的**以陸源有機質（由短期淡水帶入）及在表層水中逐漸得到恢復的浮游生物所提供的有機質為主。
土侖中晚期，伴隨著海退的進一步發生，海水中溶解氧含量漸趨正常，δ13c值又降回到低值。
在定日地區，碳穩定同位素在賽諾曼階/土侖階界線附近發生了4次負向偏移的波動（樣品9915、9918、9922及9926），這與大量陸源碎屑物質的帶入或者淡水的注入有關（稀釋作用）。大量陸源碎屑物質的帶入或者淡水的注入可給海水提供一定量的溶解氧，使海水短期內缺氧環境得到緩解，有機碳埋藏的有利條件被破壞，導致δ13c負向波動。
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