Características isotópicas de carbono e oxigênio de rochas carbonáticas do Sistema Jixiano Mesoproterozóico da Bacia de Ordos e suas implicações

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14082 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

O paleoambiente das rochas carbonáticas Jixianas na Bacia Mesoproterozóica de Ordos é estudado por análises de isótopos de carbono e oxigênio, análise de ambiente diagenético e restauração da paleosalinidade e paleotemperatura. Os resultados indicam que as rochas carbonáticas do Sistema Jixian sempre estiveram em um ambiente próximo à superfície e não foram profundamente enterradas. As faixas de variação em δ13CPDB e δ18OPDB são relativamente estreitas, variando de - 5,75 a 1,41‰ e - 8,88 a - 4,01‰, respectivamente, o que é consistente com o ambiente sedimentar plano de maré estável durante o Mesoproterozóico na área de estudo. Os valores de paleosalinidade (Z) variam de 111,7 a 127,1, e os valores de paleotemperatura (T) variam de 32,7 a 57,33 °C, indicando um ambiente paleoclimático relativamente quente durante a era Mesoproterozóica na área de estudo. A análise mostra que num ambiente paleoclimático quente, embora os isótopos de carbono e oxigénio, Z e T tenham certas flutuações, os seus intervalos são relativamente pequenos, reflectindo, em certa medida, o ambiente tectónico estável da área de estudo durante a era Mesoproterozóica. Uma pesquisa abrangente mostra que a Bacia de Ordos tinha um clima quente e um ambiente tectônico estável no Mesoproterozóico, o que pode ser uma boa resposta à posição do Bloco Norte da China perto do equador e à contínua subsidência térmica no Mesoproterozóico.

O Mesoproterozóico é uma etapa importante na história geológica da convergência e fragmentação dos supercontinentes, durante a qual ocorreu um evento tectônico global, e o método analítico representado pelos isótopos de carbono e oxigênio fornece uma análise mais razoável1,2,3,4,5. No final do século XX, os métodos isotópicos de carbono e oxigênio foram amplamente utilizados no estudo da agregação e fragmentação de múltiplos supercontinentes e da Terra Bola de Neve no Proterozóico, com resultados satisfatórios6,7,8,9,10. As rochas carbonáticas contêm muitas informações sobre as características dos ambientes sedimentares, entre as quais os isótopos de oxigênio podem determinar a temperatura e a salinidade da antiga água do mar11; a composição isotópica do carbono registra a interação entre o ciclo global do carbono e a atmosfera-oceano-biosfera12, e pode ser amplamente utilizada para correlação estratigráfica regional ou em escala global13; ao mesmo tempo, os isótopos de carbono podem refletir os ciclos oceânicos, a produtividade dos oceanos, o fornecimento de detritos terrestres, etc., proporcionando a possibilidade de estudar o antigo ambiente marinho. Até agora, isótopos de carbono e oxigênio de rochas carbonáticas têm sido amplamente utilizados para divisão e correlação estratigráfica global, bem como paleotemperatura, paleoambiente e reconstruções paleoclimáticas.

Os estudiosos conduziram extensas pesquisas sobre o uso de isótopos de carbono e oxigênio em rochas carbonáticas do Proterozóico. Li et al.14, através da análise isotópica da matéria orgânica proterozóica e de rochas carbonáticas paragenéticas na Bacia de Yanshan, sugeriram que os isótopos de carbono podem ser um bom registro das mudanças na comunidade biológica com a subida e descida da água do mar. Chu et al.15 conduziram uma análise sistemática das características dos isótopos de carbono das rochas carbonáticas do Proterozóico no Sistema Jixiano e propuseram que os altos valores de isótopos de carbono durante dois períodos de tempo no perfil podem ser respostas a dois eventos tectônicos globalmente. Luo et al.16 estudaram os estratos mesoproterozóicos na área de Kuancheng e mostraram que os isótopos de carbono e oxigênio estão intimamente relacionados à proliferação de algas e às flutuações do nível do mar. A aplicação bem-sucedida de métodos de isótopos de carbono e oxigênio no Proterozóico e em outros estratos antigos e a análise de rochas carbonáticas marinhas em diferentes idades por métodos analíticos de isótopos de carbono e oxigênio mostram que eles podem ser um meio eficaz para restaurar o ambiente antigo17,18,19, 20,21.