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化学地层学

化学地层学（英语：Chemostratigraphy） 是研究沉积层内的化学变化以确定地层对比关系的学科. 该学科领域，在 1980 年代初期才开始被普遍使用，但化学地层学的基本思想与地层学本身一样古老：如同利用化石或岩石特性，来对比在不同地区的地层[1]。在一序列地层中，各地层的颜色有明显的不同。 这种颜色差异通常起源于在沉积和石化过程中，因掺入过渡金属而引起的变化。 颜色的差异也可由所含的机碳含量的变化而不同。

过去，由于化学分析所需费用，对化学地层学并没有被普遍研究[2]。 最近，由于化学分析新的技术的发展，例如应用于火成岩分析的电子微探针，以及用于在钻井场的石油勘探X射线荧光光谱仪，提供了大量的岩石分析资料[3]。沉积地质学家，得以使用这些资料分析地层化学的成分。 同时，原子物理学的进步也促进了稳定同位素地球化学的研究。最早期的化学地层学研究是 Harold Urey 和 Cesare Emiliani 在 1950 年的报告，他们利用在有孔虫的方解石壳中的氧同位素，来推论过去海洋的温度[4]。

化学地层学对地质界提供两种有用的资料。首先，利用化学地层学所建立的岩石化学的变化与沉积物沉积环境的变化关系，推论局部、区域和全球的环境变化[5]。例如一个极端的例子是在全球白垩纪和第三纪系统之间的边界附近发现了高浓度的铱地层。在地壳中通很少有这些高浓度的铱，这表明这些高浓度的铱可能是来自大型小行星撞击[6]。利用地层中碳 13/碳 12 比率,是一个比较普通的例子，来推论生物在过去进化不同阶段中，它们的碳循环过程的变化。其次，化学地层学可以提供区域或全球性的地层对比资料。例如地层本身所含的放射性元素，能测定年地层形成的年代，或提供可以限制地层形成的年代的资讯，例如地层中代表火山活动的岩石。然而，许多沉积岩因缺乏所需的高浓度放射性核元素，不能测定其年代。以至于无法与邻近的地层对比。但是这些地层中的许多化学资料，可被利用来对比。因此，利用这些非常规性的对比数据，扩展了我们对地质构造静止活动区域和其中生物历史演变的理解。化学地层学也作为对地层学子领域的检查，例如生物地层学和磁性地层学[7]。

参考文献 编辑

  1. ^ Ramkumar, M., ed. (2015). Chemostratigraphy: Concepts, techniques and applications. Elsevier. ISBN 978-0-12-419968-2.
  2. ^ Prothero, Donald R.; Schwab, Fred, eds. (2014). "Geophysical and Chemostratigraphic Correlation". Sedimentary Geology (3rd ed.). W.H. Freeman. pp. 381–418. ISBN 978-1-4292-3155-8
  3. ^ Weissert, Helmut; Joachimski, Michael; Sarnthein, Michael（2008）Chemostratigraphy，Newsletters on Stratigraphy Volume 42 Number 3 (2008), p. 145 - 179.DOI: 10.1127/0078-0421/2008/0042-0145
  4. ^ Berger, W.H.; Vincent, E. (1981). "Chemostratigraphy and biostratigraphic correlation: exercises in systematic stratigraphy". Oceanologica Acta: 115–127.
  5. ^ Neil Craigie（2018）Principles of Elemental Chemostratigraphy，Springer, Cham，ISBN: 978-3-319-71216-1。https://doi.org/10.1007/978-3-319-71216-1
  6. ^ Renard, M.; Corbin, J.C.; Daux, V.; Emmanuel, L.; Baudin, F.; Tamburini, F. (2008). "Ch. 3: Chemostratigraphy". In Rey, Jacques; Galeotti, Simone (eds.). Stratigraphy: Terminology and Practice. Editions OPHRYS. pp. 41–52. ISBN 978-2-7108-0910-4.
  7. ^ Ramkumar, Mu. (2015). "Toward Standardization of Terminologies and Recognition of Chemostratigraphy as a Formal Stratigraphic Method". Chemostratigraphy. pp. 1–21. doi:10.1016/B978-0-12-419968-2.00001-7. ISBN 978-0-12-419968-2.
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