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中外科學家解鎖鄂爾多斯盆地4億年前“海洋之謎”

來源: 南方日報網絡版     時間: 2020-02-28 00:36:08
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   中外科學家解鎖鄂爾多斯盆地4億年前“海洋之謎”

  

  中新網南京2月27日電 (楊顏慈)據中國科學院南京地質古生物研究所27日消息,由該所孟凡巍副研究員與南京大學倪培教授、烏克蘭科學院Galamay博士、波蘭鹽礦協會主席Krzysztof教授等中外專家合作發現,在四億年前,鄂爾多斯盆地是深度大約為40米的海洋。

鄂爾多斯盆地奧陶紀石鹽中的流體包裹體。南古所 供圖
鄂爾多斯盆地奧陶紀石鹽中的流體包裹體。南古所 供圖

  該文章近日發在歐洲SCI學術期刊Geological Quaterly上。

  鄂爾多斯盆地,便是人們所了解的陜甘寧盆地。別看現在是陸地,研究表明,在4億年前的奧陶紀,鄂爾多斯盆地還是一片海。

  不過,這片海有多深?科研人員是怎么計算出來的呢?

  據了解,科研人員再次用到了“封印”——流體包裹體。

圖為奧陶紀石鹽。南古所 供圖
圖為奧陶紀石鹽。南古所 供圖

  所謂的流體包裹體是礦物形成期間的晶體缺陷孔洞,可以記錄礦物形成時期的流體成分或者氣體,其存在于海水中蒸發形成的石鹽礦物中,它“封印”了當時的原始海水或者氣體。比如:瑪瑙中的水膽等。

  科研人員介紹,石鹽礦物存在于蒸發巖中。蒸發巖與人類生產生活關系密切。蒸發巖沉積的出現,需要適宜的古地理、古構造和古氣候的多重因素的同時出現。

  因此,在地質歷史時期,蒸發巖的大量出現在少數幾個地質時代。上世紀90年代,中國在對鄂爾多斯盆地進行石油勘探期間,也發現了巨厚的石鹽沉積,因此,鄂爾多斯盆地也成為中國的海相鉀鹽勘探熱點地區之一。

  而鄂爾多斯盆地海相鉀鹽形成時期的鹵水(海水經過蒸發,鹽度變高,通常稱之為鹵水)深度,一直存在爭論。

  石鹽在飽和鹵水期間,可以在任何深度下形成,而石鹽流體包裹體也可以在不同階段,捕獲鹵水甚至氣體。

  當石鹽流體包裹體在鹵水表面形成時,會捕獲當時的古代大氣,其大氣壓與古代大氣壓一致,也近似于現代大氣壓;而當石鹽流體包裹體在鹵水底部形成時,會捕獲鹵水底部的氣體,其具有很大的壓力。

  那么,辨別“封印”中是古代大氣,還是形成在海底被捕獲的沼氣就非常重要了,如果是海底被捕獲的沼氣,則可以算出這個沼氣來自于多深的海底。

  如何辨別呢?孟凡巍等國內外專家將石鹽流體包裹體的樣品放入水中溶解,如果氣泡從包裹體中溢出的大小不變,這些氣體是被包裹體捕獲的古代大氣;如果氣泡從包裹體中溢出,其體積驟然變大,一打開就像開罐的可樂一樣,則這些氣體便是形成在鹵水底部而被包裹體捕獲的古代沼氣。

  從而,他們恢復了鄂爾多斯盆地海相鉀鹽形成時期的古代鹵水深度——該套蒸發巖形成時期,深度大致為40米左右。

  這一結果表明鄂爾多斯盆地在沉積方面,有大量蒸發巖可以沉積的空間。這就表明,鄂爾多斯盆地具有鉀鹽形成的基礎。

  該項目得到中國科學院國際合作局與中國自然科學基金、江蘇省自然科學基金、中科院基礎前沿科學研究計劃“從0到1”原始創新項目的支持。本文由中國科學院戰略性先導科技專項(B類)“關鍵地史時期生物與環境演變過程及其機制”項目支持。(完)

【編輯:孫靜波】

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