廣州地化所發現晚奧陶—早志留世揚子地台五峰-龍馬溪頁岩沉積環境受區域與全球因素控制

晚奧陶—早志留世是地質歷史上十分重要的時期，其間發生了一系列重大氣候、環境及生物多樣性變化事件（如全球冰期事件、第一次生物大滅絕事件、海平面多期旋迴變化等），受到科學界的廣泛重視。同時，該時期也是全球重要的烴源岩發育時期，在世界許多地區都發育了一套黑色頁岩（圖1）。在這一時期，華南揚子地台沉積環境演化及烴源岩發育狀態則更為複雜，不僅發生了明顯的區域性構造運動事件（廣西運動），還沉積了一套較為罕見的晚奧陶世五峰組黑色頁岩，與沉積於華南早志留世的龍馬溪組黑色頁岩一起已經成為我國目前海相頁岩氣勘探開發的主力層位。獨特的黑色頁岩發育狀態暗示了這一時期發生於揚子地台上的區域性構造事件對水體氧化還原狀態演化具有明顯影響，因此釐清構造事件與水體氧化還原狀態演化將有助於加深對揚子地台上黑色頁岩形成機制的理解。現有的基於單一剖面的水體氧化還原狀態恢復工作並不能充分體現兩者間的相關性。

近期，中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室彭平安團隊在該時期構造事件對水體氧化還原狀態演化過程研究中取得新進展。研究利用了目前較為成熟的C-Fe-S恢復古水體氧化還原狀態方法，通過選取揚子地台內部構造運動發生方向上的不同剖面進行分析，並與位於揚子地台開放海環境的剖面結果進行對比，探討了全球環境變化背景下，區域性構造事件對揚子地台水體環境演化的影響。研究表明，揚子地台水體氧化還原狀態同時受到了全球性和區域性因素的共同影響，但不同地區的主控因素並不相同。具體表現為位於開放海沉積環境地區水體演化受到全球性因素影響較大，而內部地區水體演化則明顯受控於區域構造事件，而且位於構造運動方向上不同地區的水體演化歷程也有不同。五峰組黑色頁岩形成與構造事件形成的半封閉局限滯留海盆密切相關，龍馬溪組黑色頁岩形成則與冰期後海侵事件密切相關（圖2）。此外，鑒於區域性構造事件對水體環境演化具有明顯影響，研究進一步指出，基於地區（區域）的水化學恢復結果不能簡單地用於評述全球海洋的化學狀態，因此，開展結合區域性事件的全球多地區水化學恢復工作並進行綜合比對，才有望加深對區域及全球晚奧陶—早志留世沉積環境及生物事件的理解。

該研究成果近期發表在國際古環境研究期刊《三古》上（Liu, Y; Li, C; Algeo, T.J; Fan, J.X; Peng, P.A. Global and regional controls onmarine redox changes across the Ordovician-Silurian boundary in South China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2016, 463: 180-191. DOI: 10.1016/j.palaeo.2016.10.006）。

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圖1 A.晚奧陶－早志留世全球古大陸格局；B.秀山大田壩、長寧雙河及王家灣剖面位置圖；C.本研究的地層示意圖

圖2 廣西運動對古水體環境的影響示意圖