CARACTERÍSTICAS MINERALÓGICAS DE LA ARCILLA EN LA SECCIÓN SHANGSI DEL PÉRMICO-TRIÁSICO Y SU SIGNIFICADO PALEOAMBIENTAL Y / O PALEOCLIMÁTICO

CARACTERÍSTICAS MINERALÓGICAS DE LA ARCILLA EN LA SECCIÓN SHANGSI DEL PÉRMICO-TRIÁSICO Y SU SIGNIFICADO PALEOAMBIENTAL Y / O PALEOCLIMÁTICO

Se llevaron a cabo investigaciones mineralógicas de arcilla de alta resolución en rocas carbonatadas y silíceas del Pérmico-Triásico (P-Tr) de la sección de Shangsi, en el sur de China. La mineralogía de arcilla está dominada por illite y illite / esmectita de capas mixtas (I / S) en toda la sección muestreada con clorito subordinado y vermiculita emergiendo del lecho 24 (acercándose al horizonte de extinción masiva del extremo pérmico-EPME) en adelante. Las correlaciones positivas de la fracción de arcilla con TiO2 principalmente derivado de la tierra y la susceptibilidad magnética (MS) indican un origen continental primario de los minerales de la arcilla. El análisis de pirólisis Rock-Eval, la coloración palynomorph, el microscopio electrónico de barrido (SEM) y el microscopio electrónico de transmisión (TEM) sugieren que las rocas experimentaron una diagénesis térmica que promueve principalmente procesos de iliquidación de minerales de arcilla esmectita, mientras que los minerales discretos de arcilla simplemente se ven afectados. A pesar de este efecto diagenético, los minerales de arcilla aún contienen valiosa información paleoambiental y paleoclimática en la sección de Shangsi. La composición ilítica general de los minerales arcillosos y la casi ausencia de caolinita sugieren una condición general semiárida durante el intervalo P-Tr. La aparición de clorita desde la cama 24 en adelante sugiere una mayor aridificación en comparación con el Pérmico tardío. La ocurrencia de vermiculita de las camas 24-28 en asociación con abundantes materiales volcanogénicos, la mayoría de los valores negativos de δ13Ccarb así como la mayor abundancia de moreno derivado del suelo, sugieren una erosión catastrófica del suelo y una probable acidificación del suelo durante la transición P-Tr en el área (s) de origen en relación con el volcanismo activo en ese momento. Además, la disminución de la meteorización química y el aumento de la meteorización física se indican por un aumento de la entrada de minerales de arcilla primarios, tales como clorita, una mejor cristalinidad de illita y un aumento de las relaciones de Al2O3 / TiO2. Un período de enfriamiento del clima correspondiente a la zona Clarkina changxingensis-Clarkina deflecta conodont a la zona inferior Clarkina zhangi conodont está indicado por una mayor abundancia de illita, TiO2 terrígeno inferior, MS y Al2O3 / TiO2 en comparación con los estratos superiores supérmicos del Pérmico.

Introduccion

La Tierra experimentó la crisis biótica más severa de todos los tiempos durante la transición Pérmico-Triásico (P-Tr). A pesar de décadas de esfuerzos para explorar la (s) verdadera (s) causa (s) de esta crisis, hasta ahora no se ha alcanzado un consenso (Shen y Bowring, 2014). Sin embargo, se ha prestado cada vez más atención a las actividades volcánicas extensas contemporáneas como el desencadenante final de esta biocrisis, así como a una serie de perturbaciones ambientales importantes (Renne et al., 1995; Wignall, 2005; Svensen et al., 2009; Ogden y Sleep, 2012), que incluyen perturbaciones en el ciclo del carbono (por ejemplo, Korte y Kozur, 2010) y el ciclo del azufre (Newton et al., 2004; Ricchardi et al., 2006; Kaiho et al., 2006), anoxia o photonic-zone euxinia (Wignall y Twitchett, 1996, 2002; Isozaki, 1997; Grice et al., 2005; Song et al., 2012; Feng y Algeo, 2014; Chen et al., 2015; Li et al., 2016) ), calentamiento global (Joachimski et al., 2012; Sun et al., 2012; Romano et al., 2013), acidificación (Hinojosa et al., 2012; Black et al., 2014; Sephton et al., 2015; Clarkson et al., 2015) y los incendios forestales generalizados (Shen WJ et al., 2011; Uhl et al., 2012). Todas las perturbaciones anteriores se han ilustrado principalmente con datos geoquímicos que incluyen biomarcadores, aunque se ha prestado poca atención a la caracterización mineralógica sistemática de arcilla, que también puede proporcionar información valiosa paleoambiental (Thiry, 2000; Dera et al., 2009) cuando la influencia diagenética es lo suficientemente débil

No se han realizado estudios mineralógicos de arcilla en sedimentos de fondo durante la transición P-Tr y la mayoría de ellos se realizaron en secciones continentales en Europa occidental donde los lechos limítrofes P-Tr están prácticamente ausentes, y solo se han realizado investigaciones de minerales de arcilla de baja resolución (Alonso -Azcárate et al., 1997; Lindgreen y Surlyk, 2000; Varga et al., 2005; Benito et al., 2005; Jeans, 2006; Haas et al., 2007; Bozkaya et al., 2011). Por otra parte, la mayoría de estas secciones de Europa occidental experimentaron al menos diagénesis de alto nivel a metamorfismo de bajo grado, que ejercen una dificultad adicional en la extracción de información paleoambiental o paleoclima original valioso.

Las continuas sucesiones de límites P-Tr (PTB) con influencia diagenética relativamente insignificante están bien expuestas en todo el sur de China, aunque no se han llevado a cabo estudios mineralógicos sistemáticos de arcilla porque la mayoría de las secciones son de roca carbonatada marina y / o silícea. litología con fracción de arcilla "insignificante" o significativamente influenciada por la deposición volcánica (Yu et al., 2005; Wang et al., 2011). Hasta ahora, solo se han realizado estudios esporádicos de minerales arcillosos con resolución relativamente baja en algunas secciones de límites de P-Tr dominadas por carbonatos en el sur de China (Yu et al., 2005; Hong et al., 2008, 2011; Wang et al. , 2011; French et al., 2012). Sin embargo, estos estudios muestran un gran potencial de reconstrucciones paleoambientales usando minerales arcillosos. Por lo tanto, a raíz de estudios previos, este trabajo tiene como objetivo centrarse en una investigación mineralógica de arcilla de alta resolución y posibles interpretaciones paleoambientales y / o paleoclimáticas en la bien estudiada sección Shangsi rica en carbonato, norte de la cuenca de Sichuan, sur de China

Antecedentes geológicos y sección de estudio

Durante la transición P-Tr, el bloque del sur de China se aisló del supercontinente Pangea y se localizó en el eceánico este del océano Tetis, donde tenía una posición de ~ 70 ° en sentido antihorario en relación con la orientación moderna (Algeo et al., 2013). La paleogeografía de este bloque se caracterizó por una plataforma central de carbonato, concretamente la Plataforma Yangtze, intercalada entre dos antiguas tierras (continentes) en dirección Este-Oeste, y flanqueada por dos cuencas en dirección Norte-Sur (Fig. 1; Feng et al. al., 1997; Yin y Song, 2013). Esta configuración se debe a la elevación rápida de la parte occidental del bloque del sur de China asociada con la erupción del basalto de E'meishan y la elevación gradual del bloque de Cathaysia en el sureste durante el Pérmico medio-tardío (Feng, 1994; He et al. ., 2005).

La sección de Shangsi estaba situada en el margen noroeste de la plataforma Yangtze (Shen et al., 2013; Yin et al., 2014). Esta sección contiene una sedimentación continua desde un entorno de pendiente superior en el Pérmico Superior hasta un entorno plano de marea en el Triásico Inferior (Li et al., 1986; Lai et al., 1996; Jiang et al., 2011). Los estratos muestreados consisten en una sucesión de 16.75 m de espesor de la Formación Dalong del Pérmico Superior y una sucesión de 3.15 m de espesor de la Formación Feixianguan del Triásico Inferior, que se extiende por el límite P-Tr (Figura 2; foto de campo ve Wu et al., 2013 ) En la Formación Dalong, el lecho 18 está dominado por rocas silíceas carbonosas de capas delgadas intercaladas con algunas lutitas de capa fina. Desde el lecho 19 hasta el lecho 21, el carbonato aumenta notablemente y domina a expensas del componente silíceo a medida que las camas individuales se espesan, seguido de un ligero rebote de componente silíceo y adelgazamiento de la cama individual en la cama 22. Sobre ella se encuentra un búfer de 6 cm de espesor. K-bentonita de color (lecho 23) que subyace a una capa de carbonato de silicio de 60 cm de espesor (lecho 24). Ambos lechos 25 y 27 son principalmente K-bentonitas de color crema que se presume son de origen volcánico (Li et al., 1986); el primero de los cuales incluye tres intercalaciones de mudstone negras (muestreadas como PS 25a, PS25c y PS 25e en orden ascendente; Shen et al., 2013). Una capa de carbonato silíceo de 15 cm de espesor del lecho 26 se depositó en el medio. La formación basal de Feixianguan (capas 28 y 29) está compuesta principalmente de mudstones calcáreos y mudstones dolomíticos, respectivamente, e intercalados con algunas K-bentonitas. El PTB se colocó en el horizonte a 22 cm por encima de la base de la cama 28 (Jiang et al., 2011). Un resumen de las zonasciones de conodontos y sus correlaciones con la Sección de estratotipo de frontera global y la sección de puntos en Meishan fue presentado por Yin et al. (2014). Otros registros fósiles de la sección Shangsi incluyen foraminíferos (Li et al., 1986, Song et al., 2011), radiolarios (Nie et al., 2012), amonóides, bivalvos y braquiópodos (Li et al., 1986). El nivel de extinción en masa se ha colocado tentativamente en la parte superior del lecho 27, lo que da una edad de U-Pb de zirconio de 252,28 ± 0,13 Ma (Shen S.Z. et al., 2011).

• Materiales y métodos

Análisis de XRD

Un total de 133 muestras, incluyendo 98 del Pérmico y 35 del Triásico fueron analizadas por difracción de rayos X (XRD) en montajes orientados de fracción de arcilla no calcárea, siguiendo el procedimiento analítico de rutina presentado por Moore y Reynolds (1997). Las muestras en polvo se trataron con HCl 0,2 N para eliminar carbonatos bajo agitación constante, durante la cual el pH también se verificó con frecuencia para evitar una exposición prolongada a condiciones ácidas. Después de la desfloculación por lavado sucesivo con agua destilada, las fracciones de arcilla se concentraron por centrifugación. Luego se hicieron los portaobjetos de vidrio orientados untando las arcillas unidireccionalmente. Para cada muestra, se llevaron a cabo tres ejecuciones de XRD después del secado al aire (AD), la solvatación de etilenglicol (EG) y el calentamiento a 490 ° C durante 2 h. La identificación de los minerales arcillosos se realizó mediante una comparación exhaustiva de los tres difractogramas XRD. Las proporciones relativas de cada especie de mineral de arcilla se calcularon principalmente según el área de las reflexiones basales (001) (Moore y Reynolds, 1997) en las trazas glicoladas. Se realizaron análisis mineralógicos de rocas enteras en polvos orientados al azar de 140 muestras.

...