Análisis del paleoambiente acuático

Las condiciones físicas y químicas del medio acuático en las cuencas sedimentarias incluyen la profundidad del agua, la temperatura, la salinidad, el potencial de oxidación-reducción (Eh) y la acidez y alcalinidad (pH). Estas condiciones paleoambientales controlan directamente la deposición química, la partición de sustancias disueltas en el cuerpo de agua, la formación de minerales sedimentarios y la reproducción de organismos.

1. Inferencia de pH y Eh

En la actualidad, existen principalmente los siguientes métodos para juzgar las propiedades redox de los antiguos medios de agua oceánica en la historia geológica: estructura sedimentaria, conjunto de minerales, paleoecología, azufre sedimentario, oligoelementos (elementos de tierras raras), geoquímica orgánica, etc.

Estructura sedimentaria: en condiciones ricas en oxígeno, no se puede conservar debido a una fuerte bioturbación; en condiciones anóxicas, el lecho horizontal en el sedimento está intacto, la estructura sedimentaria se ve afectada en diversos grados; perturbación. Sin embargo, este método de juicio simple es sólo relativamente cualitativo y también se ve afectado por el ambiente sedimentario y las especies biológicas.

Además, existe un método más intuitivo y sencillo, que consiste en juzgar en función del color del sedimento. El negro y el verde se forman en un ambiente reductor y el rojo se forma en un ambiente oxidante. formado. Sin embargo, cabe señalar que los sedimentos rojos volverán a ser grises, gris verdosos o incluso gris oscuro después del entierro.

Combinación de minerales: La icónica combinación de minerales autigénicos que contienen hierro se utiliza comúnmente para identificar el ambiente deposicional Desde el ambiente oxidante al ambiente reductor, el orden es: limonita (condiciones oxidantes) - hematita (condiciones oxidantes) -. barro verde Piedra (oxidación débil, condiciones de reducción débil) ooid (oxidación débil, condiciones de reducción débil) - siderita (condiciones de reducción) - dolomita y pirita (condiciones de reducción fuerte).

Paleoecología: Los organismos que son extremadamente sensibles a las condiciones redox son los foraminíferos bentónicos. Berhard (1986) encontró que los foraminíferos bentónicos en ambientes ricos en oxígeno eran esféricos, plano-cóncavos y lenticulares. en condiciones anóxicas, los foraminíferos bentónicos son principalmente achatados, cónicos y elípticos, de tamaño pequeño, sin decoración de concha y paredes delgadas de concha. En condiciones anóxicas de 1000 metros, los foraminíferos bentónicos son principalmente achatados, cónicos y elípticos, de tamaño pequeño, sin concha; decoración y con paredes finas de concha. Los foraminíferos bentónicos en la capa anóxica a 1000 metros debajo de la superficie son principalmente platelmintos alargados, decoración delgada y conos alargados (Wang Chengshan et al., 2005), Kaiho (1994) estudiaron basándose en la relación entre la morfología marina moderna. los foraminíferos bentónicos y la concentración másica de oxígeno disuelto, los foraminíferos bentónicos se dividen en cinco grupos: tipo A ricos en oxígeno, con individuos de más de 350 micras y paredes y conchas gruesas suboxigenadas, los individuos de menos de 350 micras; -El tipo B rico en oxígeno y el tipo C suboxígeno tienen paredes delgadas y conchas delgadas, entre los tipos ricos en oxígeno y pobres en oxígeno tienen paredes delgadas y conchas delgadas, delgadas y planas;

Azufre depositado: En términos generales, si la relación azufre depositado/carbono orgánico es inferior a 0,36, es un ambiente rico en oxígeno, y si es superior a 0,36, es un ambiente pobre en oxígeno. . Sin embargo, este simple criterio tiene importantes limitaciones. Un indicador comúnmente utilizado es el DOP, que es la relación entre el sulfuro de hierro y el hierro activo total. Raisewell et al (1988) creen que cuando el DOP es inferior a 0,45, el agua del fondo es un ambiente que contiene oxígeno; 0,45, el agua del fondo es un ambiente anóxico; cuando el DOP es inferior a 0,75, el agua del fondo está en un ambiente anóxico; cuando el DOP es superior a 0,75, el agua del fondo está en un ambiente anóxico. Por el contrario, Jones y Manning (1994) utilizaron 0,42 como línea divisoria entre ambientes oxidantes y débilmente oxidantes (Figura 7-7).

Figura 7-7 Comparación de parámetros del entorno redox sedimentario

(Según Jones y Manning, 1994)

Oligoelementos: muchos elementos afectan las condiciones redox de El entorno sedimentario es muy sensible a los cambios y algunos de los propios elementos son elementos metamórficos, incluidos Mn, I, Cr, Mo, Re, U y V. Algunos elementos en sí son elementos variables, incluidos Mn, I, Cr, Mo, Re, U y V; algunos elementos, aunque no son elementos variables en sí, pueden reaccionar con otros elementos y reflejar indirectamente cambios en el entorno de depósito, como Cd, Cu; , Ni, Zn, etc.

Las investigaciones han demostrado que algunas relaciones de elementos, como V/Cr, Ni/Co, U/Th, etc., son superiores a 4,25, 7,00 y 1,25 respectivamente en ambientes anóxicos, y inferiores a 2,00. , 5,00 respectivamente en ambientes oxidantes y 0,75 (Figura 7-7), lo que tiene un buen efecto para distinguir el ambiente de depósito (Jones y Manning, 1994).

Las anomalías de cerio y europio de las tierras raras se utilizan ampliamente para determinar las condiciones redox en ambientes deposicionales. En condiciones oxidantes, el Ce3+ se oxida fácilmente a Ce4+ y es absorbido por coloides de óxido como el hierro y el manganeso, lo que resulta en una cantidad insuficiente de Ce en el agua de mar, en condiciones reductoras, con la disolución de óxidos como el hierro y el manganeso, el Ce4+ se reduce a Ce3+ y; liberado. En un entorno reductor, Eu3+ se reduce a Eu2+.

Geoquímica orgánica: el uso de biomarcadores para juzgar paleoambientes es un objetivo a largo plazo perseguido por geoquímicos orgánicos y sedimentólogos. Didyk et al. (1978) propusieron por primera vez la relación Pr/Ph como un indicador ambiental potencial, y creyeron que un Pr/pH bajo representaba un ambiente reductor; posteriormente, Powell (1988) también señaló que un Pr/pH alto estaba asociado con un ambiente reductor; ambiente oxidante terrestre relacionado. Sin embargo, la relación entre la relación Pr/Ph y el ambiente de depósito no se comprende completamente (Ten Haven et al., 1987) y otros creen que para muestras dentro de la ventana de crecimiento del petróleo, se necesitan relaciones Pr/Ph altas (> 3,0). ) indica el aporte de materia orgánica de la tierra en condiciones oxidantes, mientras que proporciones bajas (