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陆生蜗牛文石方解石化过程及其碳同位素组成变化高温实验

2018-06-07李成龙盛雪芬季峻峰

地球科学与环境学报 2018年3期

李成龙,盛雪芬*,鲍 睿,罗 铃,季峻峰

(1.南京大学 地球科学与工程学院,江苏 南京 210023;2.南京大学 表生地球化学教育部重点实验室,江苏 南京 210023)

0 引 言

陆生蜗牛种类丰富,广泛分布于全球不同气候带和不同地形地貌区。蜗牛活动范围小,主要以植物或土壤腐殖质为食,因此,其壳体碳酸盐同位素可以记录当地环境信息[1-6]。蜗牛壳体可以在陆地沉积物中保存几万甚至数百万年,多见于黄土分布区[7-13]、石灰岩地区[14]以及许多考古遗址区[5,15],故常被用于古环境和古气候的重建。

相较于氧同位素组成影响因素的复杂性,蜗牛壳体碳同位素组成来源则较为简单。一般情况下,蜗牛壳体碳同位素组成主要受控于所食用有机碳同位素组成[16-17],因此,蜗牛壳体碳同位素组成常被用于重建当地植被类型(C3、CAM、C4)的组成[1-5],进而能够反映古环境的干旱程度[18-19]。然而,在陆生蜗牛化石大量保存的黄土沉积序列中,蜗牛壳体文石会在一定层位开始部分转变为方解石[20],该过程会导致其稳定同位素组成发生变化[21],进而影响古气候重建。

国内外对于文石方解石化过程的研究多集中于样品研磨过程中文石方解石含量变化、溶液中矿物沉积后水体和矿物的稳定同位素分馏、高温高压下文石方解石化重建P(压力)-T(温度)-t(时间)界线等方面[22-27],而对于文石方解石固相转变中碳同位素组成变化的机理还不清晰。文石是高压稳定相矿物,方解石是高温稳定相矿物[22],因此,温度升高会促使文石方解石化;……

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