Black shales of the Chuanlinggou Formation in the northern North China Craton and its constraints on redox state of seawater during the Early Mesoproterozoic

Abstract

燕辽地区串岭沟组中上部保存有华北克拉通中元古代第一套大面积发育的黑色页岩，沉积于潮间带中下部，标志着该克拉通自形成以来最重要的海进过程，也是地球中年期早期阶段大气-海洋环境状态的特殊记录者。本文对蓟县八仙山剖面串岭沟组三段黑色页岩和顶部碳质白云岩开展了全岩主、微量元素和总有机碳（TOC）含量测定，认为其源区主要来自风化的长英质陆源碎屑物质。黑色页岩的TOC含量（平均值1.12%）、氧化还原敏感金属元素V （平均值82.6×10^-6）、Cr （平均值73.9×10^-6）、Ni （平均值29.8×10^-6）含量明显高于碳质白云岩（TOC、V、Cr、Ni含量均值分别为0.47%、29.6×10^-6、26.4×10^-6、11.7×10^-6）。此外，二者的氧化还原参数C_org/P分别为62.94和39.44，V/Cr值与沉积层位明显负相关，表明不同深度海水的氧化还原状态略有变化，但V/Cr-Th/U仍均落入富氧范围。研究结果表明，至少串岭沟组黑色页岩沉积时（不早于1.64Ga），较高的大气氧水平加剧了陆源物质风化及向海洋的输送量，并已经使得潮间带中下部静水进入到了相对氧化状态，从而可以为1.57~1.56Ga大型多细胞生物的出现提供持续含氧的发育环境。