南海IODP 349航次U1434站位海相红层成因——来自漫反射光谱与X荧光光谱的制约

提出IODP349航次首次在南海发现的大洋红层,与ODP124 航次苏禄海、苏拉威西海大洋红层以及三水盆地陆相红层相似,都具有直接覆盖于大规模岩浆岩之上的特征,对于揭示红层与岩浆热事件的关系具有重要意义。自上而下采集U1434站位灰绿色-红棕色海相沉积序列进行测试分析,并设计实验模拟沉积-成岩过程中氧逸度和地热温度对红层色素形成的控制作用,通过红色与非红色沉积、实测与实验样品的对比分析,探讨红层成因机制及其地质意义。采用漫反射光谱、荧光光谱分析以及二价铁滴定测试,量化分析了海相沉积与实验样品的颜色红度值、针铁矿、赤铁矿与不同价位铁元素的含量,得到以下新认识：U1434站位红色-非红色海相沉积均形成于较高的氧逸度条件,水体氧化还原环境的差异并不是控制红色与非红色沉积的主要因素;U1434站位大洋红层直接覆盖大洋玄武岩,起源于沉积-成岩阶段的高地温作用;陆相红层和白垩纪海相红层均分布于相应时期的构造-岩浆活动带,暗示了红层对地质热事件具有重要的指示意义。     

基于漫反射光谱的红层色素实验研究

大陆红层的红色色素主要来自其内的微粒赤铁矿。地质方面的最新研究成果表明,红层的色素起源于成岩阶段而非沉积阶段,是成岩过程中的高地温导致沉积物中铁的含水化合物脱水所致。本文采用对现代黑色淤泥沉积物进行不同方式的加热实验,并使用Perkin-Elmer Lambda 950紫外-可见-近红外分光光度计,用漫反射光谱法测定实验样品针铁矿和赤铁矿特征峰的变化,同时计算样品的红度值,以定量实验样品的染色程度等方法,模拟沉积物变红、亦即红层色素生成的过程。实验结果表明,现代淤泥沉积物中的铁主要以铁的水化物(针铁矿)形式出现;针铁矿脱水转化为赤铁矿的初始温度约为150 ℃,温度升高或加热时间延长,均可造成针铁矿含量减少和赤铁矿含量增加,样品的红度值与赤铁矿特征峰高度呈正相关关系。实验结果为红层色素热起源的认识提供了重要支持。