白云岩化在全球镁循环过程中发挥了重要作用,白云岩Mg同位素组成可能与全球镁循环相联系。但是,由于白云岩被普遍认为无法从海水直接沉淀而成,而属于成岩过程的产物,白云岩Mg同位素是否可以指示同沉积海水的化学和同位素组成尚存争议。沉积环境和和白云岩化过程对白云岩Mg同位素影响依然是Mg同位素地球化学的一个基本问题。
地科院李伟强教授在国家自然科学基金中以合作项目(项目编号41561144002)的支持下,与以色列海法大学Nicolas Waldmann博士团队进行合作,选取了以色列南部地区的白垩纪阿尔布期Hevyon组地层做了详细的沉积学和Mg同位素研究,综合沉积相分析和多种地球化学指标研究了该地层白云岩的δ26Mg值变化。研究表明,白云岩Mg同位素的波动记录了碳酸盐岩台地和广海之间连通性的周期性变化,是判断盆地局限性变化的指标。此研究进一步利用瑞利分馏模型,将白云岩Mg同位素和Mg/Ca比值结合,推算出白垩纪阿尔布期的全球海水Mg/Ca比值介于1.5至1.0之间。
此研究提出了海水在局限盆地中的变化是白云岩地层中Mg同位素变化的可能原因,相对于当前流行的成岩作用说做了新的拓展,本研究同时提出Mg同位素的一种新颖应用,即可以利用局限盆地中海水的Mg同位素变化范围大小制约海水的Mg/Ca比值。研究成果发表于国际地球化学一流杂志Geochimica et Cosmochimica Acta (Bialik O*, Wang X, Zhao S, Waldmann N, Frank R, Li W* (2018) Mg isotope response to dolomitization in hinterland-attached carbonate platforms: Outlook of δ26Mg as a tracer of basin restriction and seawater Mg/Ca ratio. Geochimica et Cosmochimica Acta, 235,189-207.)。李伟强教授是本论文的共同通讯作者,第一作者是海法大学博士后Or Bialik。
此论文是太阳官网响应国家“一带一路”战略,积极拓展国际合作的成果。在国际合作中,以方的贡献是地质样品和沉积学,而我方的贡献是地球化学。本研究所有的Mg同位素分析均在太阳集团tyc539内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成,对Mg同位素的核心解释由李伟强完成。