华北克拉通奥陶系肠状方解石揭示石炭纪冰室气候波动：古气候重建与古环境响应机制

本研究发现鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩中保存的肠状方解石（guttulatic calcite）是记录石炭纪冰室气候波动的重要载体。通过阴极发光（CL）、原位地球化学与Sr同位素分析，揭示亮暗交替的环带结构对应古气候干湿变化，为华北地区古气候重建提供了突破性证据。

　　

Highlight

肠状方解石作为古气候指标在鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩中被首次识别，其独特的环带结构记录了石炭纪冰室气候的高频波动。

Geological setting

鄂尔多斯盆地作为中国第二大沉积盆地，位于华北克拉通（NCC）西部，面积达25万平方公里。盆地内中奥陶统蒸发岩与碳酸盐岩互层发育，为研究古气候提供了理想地质背景。

Samples and methods

研究采集鄂尔多斯盆地南缘富县地区中奥陶统碳酸盐岩岩心样品（n=30），采用阴极发光（CL）、整体碳氧同位素分析、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）元素分析及原位Sr同位素分析等技术手段。

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。基质以泥晶-粉晶白云岩（～10μm）为主，未见生物碎屑。灰质白云岩中方解石与白云岩呈接触式胶结。铸模孔中发育的胶结物呈现典型的肠状结构：假六方核部（10-100μm）与环状增生边（可达1000μm），在正交偏光下显示亮暗交替的带状特征。

Effects of meteoric fluid on matrix dolomite

研究区基质白云岩普遍受到大气流体改造。样品δ¹³C值（-5.7‰至-2.2‰）显著低于典型中奥陶统值域（-2.0‰至+1.0‰），δ¹⁸O低至-8.3‰，指示强烈的大气水成岩作用。这种流体的周期性振荡直接控制了肠状方解石环带结构的形成。

Conclusions

1. 1.
   华北克拉通奥陶系白云岩中保存的肠状方解石具有假六方核部与亮暗环状增生边的独特结构
2. 2.
   核部方解石形成于寒冷条件（近0℃），温暖气候下快速脱水保存
3. 3.
   环状增生边记录大气流体化学组成的周期性变化，亮色方解石（BCCs）对应弱风化期，暗色方解石（DCCs）对应强风化期
4. 4.
   亮色方解石是古气候变化的可靠记录者，证实石炭纪存在冰室气候的周期性消失