Caractéristiques isotopiques du carbone et de l'oxygène des roches carbonatées du système Jixian mésoprotérozoïque du bassin d'Ordos et leurs implications

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14082 (2023) Citer cet article

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Le paléoenvironnement des roches carbonatées du Jixian dans le bassin mésoprotérozoïque d'Ordos est étudié par des analyses isotopiques du carbone et de l'oxygène, une analyse de l'environnement diagénétique et la restauration de la paléosalinité et de la paléotempérature. Les résultats indiquent que les roches carbonatées du système Jixian ont toujours été dans un environnement proche de la surface et n'ont pas été profondément enfouies. Les plages de variation de δ13CPDB et δ18OPDB sont relativement étroites, allant respectivement de − 5,75 à 1,41 ‰ et de − 8,88 à − 4,01 ‰, ce qui est cohérent avec l'environnement sédimentaire stable du platier de marée au cours du Mésoprotérozoïque dans la zone d'étude. Les valeurs de paléosalinité (Z) varient de 111,7 à 127,1 et les valeurs de paléotempérature (T) varient de 32,7 à 57,33 °C, indiquant un environnement paléoclimatique relativement chaud au cours de l'ère mésoprotérozoïque dans la zone d'étude. L'analyse montre que dans un environnement paléoclimatique chaud, bien que les isotopes du carbone et de l'oxygène, Z et T présentent certaines fluctuations, leurs plages sont relativement petites, reflétant dans une certaine mesure l'environnement tectonique stable de la zone d'étude au cours de l'ère mésoprotérozoïque. Des recherches approfondies montrent que le bassin d'Ordos avait un climat chaud et un environnement tectonique stable au Mésoprotérozoïque, ce qui pourrait être une bonne réponse à la position du bloc de Chine du Nord près de l'équateur et à l'affaissement thermique continu au Mésoprotérozoïque.

Le Mésoprotérozoïque est une étape importante dans l'histoire géologique de la convergence et de la fragmentation des supercontinents, au cours de laquelle un événement tectonique global s'est produit, et la méthode analytique représentée par les isotopes du carbone et de l'oxygène donne une analyse plus raisonnable1,2,3,4,5. À la fin du XXe siècle, les méthodes isotopiques du carbone et de l’oxygène ont été largement utilisées pour étudier l’agrégation et la fragmentation de plusieurs supercontinents et de la Terre boule de neige au Protérozoïque, avec des résultats satisfaisants6,7,8,9,10. Les roches carbonatées contiennent de nombreuses informations sur les caractéristiques des environnements sédimentaires, parmi lesquelles les isotopes de l'oxygène peuvent déterminer la température et la salinité de l'eau de mer ancienne11 ; la composition isotopique du carbone enregistre l'interaction entre le cycle mondial du carbone et l'atmosphère-océan-biosphère12, et elle peut être largement utilisée pour une corrélation stratigraphique à l'échelle mondiale ou régionale13 ; dans le même temps, les isotopes du carbone peuvent refléter les cycles océaniques, la productivité des océans, l’apport de débris terrestres, etc., offrant ainsi la possibilité d’étudier l’environnement marin ancien. Jusqu'à présent, les isotopes du carbone et de l'oxygène des roches carbonatées ont été largement utilisés pour la division et la corrélation stratigraphiques mondiales, ainsi que pour les reconstructions de la paléotempérature, du paléoenvironnement et du paléoclimat.

Les chercheurs ont mené des recherches approfondies sur l’utilisation des isotopes du carbone et de l’oxygène dans les roches carbonatées du Protérozoïque. Li et al.14, grâce à l'analyse isotopique de la matière organique protérozoïque et des roches carbonatées paragénétiques du bassin de Yanshan, ont suggéré que les isotopes du carbone peuvent constituer un bon enregistrement des changements de la communauté biologique avec la montée et la baisse de l'eau de mer. Chu et al.15 ont mené une analyse systématique des caractéristiques des isotopes du carbone des roches carbonatées du Protérozoïque dans le système Jixian et ont proposé que les valeurs élevées des isotopes du carbone pendant deux périodes sur le profil pourraient être des réponses à deux événements tectoniques à l'échelle mondiale. Luo et al.16 ont étudié les strates mésoprotérozoïques de la région de Kuancheng et ont montré que les isotopes du carbone et de l'oxygène sont étroitement liés aux proliférations d'algues et aux fluctuations du niveau de la mer. L'application réussie des méthodes isotopiques du carbone et de l'oxygène dans les strates anciennes du Protérozoïque et d'autres et l'analyse des roches carbonatées marines à différents âges par les méthodes d'analyse des isotopes du carbone et de l'oxygène montrent qu'elles peuvent être un moyen efficace de restaurer l'environnement ancien17,18,19, 20,21.