显生宙碳酸盐沉积原生矿物以文石和高镁方解石为主的时期称为文石海,以低镁方解石为主的时期为方解石海。最新研究表明,碳酸盐岩、蒸发岩的原生矿物在显生宙呈现文石海/方解石海交替变化的原因,主要与海底扩张驱动的海水化学成分周期性变化有关。但是碳酸盐沉积早期白云岩化、粘土矿物形成等对海水化学成分变化的影响仍然不清楚,甚至被忽略。显然,海水成分和原生矿物的周期性变化,也势必导致碳酸盐沉积早期成岩作用方式的不同。华南二叠纪栖霞期为一纯海洋作用的浅水碳酸盐沉积环境,发育文石海时期典型的早期成岩矿物,是研究文石海时期碳酸盐沉积早期成岩作用及其古海洋意义的良好场所。本课题通过研究栖霞组天青石、海泡石、白云石的成因,恢复栖霞组早期成岩作用过程中Sr和Mg的地球化学循环,对深入了解栖霞组成因、了解文石海时期碳酸盐沉积的早期成岩作用、对研究显生宙海水地球化学演化(如Sr、Mg循环),都具重要意义。
地史时期海水成分的周期性变化,导致了碳酸盐沉积原生矿物组成的周期性变化,使得不同时期碳酸盐沉积早期成岩作用显著不同。华南地区二叠纪栖霞组发育文石海时期典型的早期成岩矿物,是研究文石海碳酸盐沉积早期成岩作用的良好场所。本课题通过对该组天青石、海泡石、白云石的成因研究,恢复了栖霞组早期成岩作用序列和成岩环境演化;查明了形成天青石、白云石、海泡石等的物质来源-硅质来自于同期繁盛的硅质生物壳,镁来源于高镁方解石的稳定转换,Sr来自于文石的稳定转换,硫酸根来自于与海水相关的孔隙水;本次研究结果表明,全球大多数沉积岩中的海泡石属早期成岩作用成因,沉积岩中的海泡石不是一个可靠的干旱气候的标志矿物;海相成岩海泡石可以作为古海洋初级生产力的一个重要辅助指标,并可以反映海水的化学成分(古海洋海水Mg/Ca比)特征。华南地区栖霞组沉积特殊性与当时古特提斯海陆分布和洋流格局有关带有中层水成分的表面洋流沿湘赣桂流经该区,刺激了古海洋初级生产力,导致了栖霞期陆棚沉积环境缺氧沉积的广泛和频繁发生的,使得栖霞组富含有机质和硅质。