华北克拉通鄂尔多斯盆地石炭纪冰室气候的肠状方解石证据：古气候重建与冰期事件响应

本综述基于肠状方解石（guttulatic calcite）的系统研究，结合阴极发光（CL）、岩石学与原位地球化学分析，揭示了鄂尔多斯盆地石炭纪古气候演化过程。研究提出亮暗方解石胶结物（BCCs/DCCs）的地球化学差异反映了古风化强度变化，证实肠状方解石可作为冰室气候（icehouse climate）的可靠指标，填补了华北克拉通中奥陶世—晚石炭世地层缺失期的古环境研究空白。

　　

Highlight

肠状方解石是记录古气候演化的关键矿物，其独特的环状结构与地球化学特征为重建石炭纪冰室气候提供了全新视角。

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Geological setting

鄂尔多斯盆地位于华北克拉通（NCC）西部，是中国第二大沉积盆地，面积约25万平方公里。盆地构造可划分为伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环坳陷和西缘冲断带六个一级单元。中奥陶世蒸发岩与碳酸盐岩互层发育，为研究提供了理想地质背景。

Samples and methods

研究采集鄂尔多斯盆地南部富县地区中奥陶统碳酸盐岩岩心样品（n=30），样品来自马五₁₊₂亚段，邻近风化壳（<30米）。通过阴极发光（CL）、全岩碳氧同位素分析、激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）元素分析、原位锶同位素及U-Pb定年等技术手段开展系统研究。

Petrological characteristics

马家沟组上段样品以厚层灰-深灰色白云岩为主，部分为灰质白云岩，孔隙中充填方解石胶结物（图2a–b）。基质以泥晶—粉晶白云岩（～10μm）为主（图2c），未见生物碎屑。灰质白云岩中方解石与白云岩呈接触关系（图2d）。胶结物主要发育于铸模孔中，充填方解石、石英等矿物，部分孔洞被肠状方解石（guttulatic calcite）完全充填（图2e–f）。

Effects of meteoric fluid on matrix dolomite

研究区基质白云岩普遍受大气流体改造。中奥陶统δ¹³C通常介于?2.0‰至+1‰，但本研究灰质白云岩δ¹³C低至?5.7‰～?2.2‰，样品N3–11基质δ¹⁸O为?8.3‰（图4）。如此低的δ¹⁸O值表明白云岩曾经历强烈的大气水淋滤作用。

Conclusions

华北克拉通鄂尔多斯盆地中奥陶统白云岩储层中保存了独特的肠状方解石，其特征为10–100μm大小的假六方体核部与约1000μm厚度的亮暗环状增生边。

核部方解石形成于寒冷条件，后期在气候变暖过程中快速脱水形成假六方体结构。环边增生结构则发育于温暖气候下的大气水环境，其亮暗交替条带反映了古气候的干湿交替变化。亮色方解石胶结物（BCCs）记录了塞尔普霍夫期—巴什基尔期高频古气候波动，证实石炭纪冰室气候在鄂尔多斯盆地存在周期性消失现象。