インド東部のペルミアン・ゴンドワナ岩石記録における粘土鉱物と地球化学的な気候変動のプロキシ

Clay Mineral and Geochemical Proxies for Intense Climate Change in the Permian Gondwana Rock Record from Eastern India.

• Sampa Ghosh
• Joydip Mukhopadhyay
• Abhijit Chakraborty

抄録

インドのラニガンジ盆地の二畳紀タルチル層とバラカル層の粘土鉱物群と地球化学的組成は、陸域の古気候を解釈するために利用されてきた。タルチル層はペルミ紀の地球規模の氷河期の気候を明確に示しており、その上にあるバラカル層は編組状の河床堆積物を有しており、氷河期の改良期に続いて湿潤な温暖な気候を示している。埋没年代の影響を受けず、対照的な気候の下で同様の供給源に由来する堆積物は、実質的な気候変動のプロキシを開発するために理想的である。タルチル層の粘土鉱物群は、イライト（28.4-63.8％）、イライト・スメクタイト（0-58.6％、40-80％イライト）、クロライト（0-53.9％）、クロライト・スメクタイト（5.6-29.8％）が粘土鉱物群を構成し、イライト（5.6-3-78.2％）、イライト・スメクタイト（5.6-3.3％）、クロライト・スメクタイト（5.6-3.8％）、クロライト・スメクタイト（5.6-3.8％）、クロライト・スメクタイト（5.6-2.8％）が粘土鉱物群を構成している。3-78.2％）、イライト・スメクタイト（微量-34.1％、ほとんどがイライト 60-90％）、カオリナイト（36.1-86.8％）がバラカル層の粘土鉱物群を支配している。タルチル泥岩は移動性元素が豊富で、PAASと同様にアルミナが枯渇しており、比較的高いKO/AlO比(~0.3)、高いICV(1.12-1.28)、低いCIA値(52.6-65.1)を持ち、若いバラカル層の泥岩と比較している。バラカル泥岩はPAASの移動性元素で枯渇しており、比較的低いICV(0.33-0.62)とKO/AlO値(0.11-0.16)、高いCIA値(72.9-88.2)を持っています。タルチル砂岩に見られる地質学的、鉱物学的に未成熟な岩石片は、これらの堆積物が第一サイクルの堆積物であることを示している。タルチル泥岩の特徴的な粘土鉱物群と主要な酸化物組成は、寒冷な乾燥気候の中で独特の低強度の化学的風化を証明している。バラカル泥岩の特徴的な地球化学的特性と同様にカオリナイトの有意な存在は、寒冷乾燥から湿度の高い気候への古気候の変化を示している。この気候の変化は、地層全体のイライト／スメクタイトの割合と組成によってさらに裏付けられている。したがって、亜塩素酸塩とカオリナイトの相対的な割合とイライト/スメクタイトの組成は、この気候変動を密接に裏付けるものであり、そのようなプロキシは、地質学的記録における気候の極端な変化を示す有用な指標となる。

The clay mineral assemblages and geochemical compositions of the Permian Talchir and Barakar mudstones of the Raniganj basin, India, have been used to interpret terrestrial paleoclimate. The Talchir Formation presents unequivocal evidences of the Permian global glacial climate, and the overlying Barakar Formation with braided fluvial deposits immediately follows the glacial amelioration stage to a humid warm climate. Sediments unaffected by burial diagenesis and originated from a similar source under contrasting climates are ideal for developing proxies for substantial climate shift. Illite (28.4-63.8%), illite/smectite (0-58.6%, 40-80% illite), chlorite (0-53.9%), and chlorite/smectite (5.6-29.8%) constitute the clay mineral assemblage in the Talchir Formation whereas illite (5.3-78.2%), illite/smectite (trace-34.1%, mostly 60-90% illite), and kaolinite (36.1-86.8%) dominate the clay mineral assemblage in the Barakar Formation. The Talchir mudrocks are enriched in mobile elements and depleted in alumina w.r.t. PAAS, have relatively higher KO/AlO ratios (~0.3), high ICV (1.12-1.28), and lower CIA values (52.6-65.1) compared to those of the younger Barakar mudstones. The Barakar mudstones are depleted in mobile elements w.r.t. PAAS, have relatively low ICV (0.33-0.62) and KO/AlO values (0.11-0.16), and higher CIA values (72.9-88.2). Textural, mineralogical immaturity, and rock fragments of different components of the basement seen in the Talchir sandstones show these sediments being a first-cycle sedimentary deposit. The distinctive clay mineral assemblage and major oxide composition of the Talchir mudrocks attest to a unique low intensity chemical weathering in cold arid climate. Significant presence of kaolinite as well as distinctive geochemical characters of the Barakar mudrocks marks a shift in the paleoclimate from cold arid to humid. This climatic shift is further supported by the proportion and composition of illite/smectite across the formations. The relative proportion of chlorite and kaolinite and composition of illite/smectite therefore closely corroborate the significant climate shift, and such proxies, therefore, are useful indicators of climate extremes in the geological record.

Copyright © 2019 Sampa Ghosh et al.