藏南活动断裂带第四纪CO₂释放初探：来自钙华年代学与地球化学的约束

摘要

青藏高原南部构造运动活跃，为深源含碳流体的形成和释放创造了有利条件，使其成为现今全球最重要的深部碳释放地区之一。如何估算地质历史时期构造运动导致的深部碳释放通量是探索青藏高原生长动力学过程对深部碳释放影响的重要科学问题，也是重建印度-亚洲大陆碰撞造山带地质碳循环的关键环节。活动断裂带内广泛出露的钙华沉积物为回溯地质碳排放提供了理想对象。本研究对青藏高原南部活动断裂带的44个钙华样品进行了铀系年代学、矿物学、元素和同位素地球化学分析，结果显示：（1）钙华U-Th年龄为267.3～1.8 kyr B.P.,形成于中更新世至全新世，沉积速率约为0.02～1.49 mm·yr^-1;（2）钙华主要由方解石组成，个别具有方解石和文石混合特征，CaCO₃平均含量为94.2%;（3）碳-氧同位素组成(δ¹³C_V-PDB=-3.1‰～+8.6‰;δ¹⁸O_V-SMOW=-0.5‰～+15.0‰)显示钙华具有热成因性质，沉积过程中受到不同程度的CO₂脱气、泉水沸腾及蒸发作用的影响；深部碳是钙华中总碳的最主要来源。基于钙华体积、孔隙度、CaCO₃含量以及沉积时间，估算得到研究区伴随钙华沉淀释放的CO₂通量处于10～4～10～6 mol·km^-2·yr^-1数量级，与意大利中西部构造活跃区的部分钙华沉积区相当。本研究为理解藏南活动断裂带中钙华的形成年代、成因机制以及CO₂释放通量提供了新视角，对于全面认识印度-亚洲大陆碰撞造山带的深部碳循环特征具有重要意义。

关键词

钙华沉积物 / 铀系年代学 / 碳同位素地球化学 / 深部碳释放 / 青藏高原南部

基金资助

国家自然科学基金项目(41930642); 国家重点研发计划项目(2020YFA0607700)