巴西巴拉那盆地二叠纪-三叠纪断层相关碳酸盐岩的大陆化证据研究

　　本研究针对巴西巴拉那盆地Rio do Rasto组砂岩断层与裂缝中的碳酸盐岩开展多学科分析，通过野外调查、岩石学、X射线衍射(XRD)、地球化学及稳定同位素技术，揭示了两期碳酸盐沉淀事件：早期构造活动形成的断层泥(gouge)与晚期稳定条件下充填的自形方解石。研究将局部构造与San Rafael造山运动关联，为南美晚古生代大陆化过程提供了关键流体-构造响应证据。

　　

在地球漫长的演化历程中，沉积盆地如同记录地质历史的"黑匣子"，而断层与裂缝中的碳酸盐矿物则是解码这些记录的"时间胶囊"。巴西巴拉那盆地作为南美最大的沉积盆地之一，其晚古生代至早中生代的构造演化一直存在争议——究竟哪些地质力量主导了该区域从海相环境向陆相环境的转变？这一关键过渡期留下的地质证据又该如何科学解读？

针对这一科学问题，来自联邦大学南里奥格兰德分校的研究团队选取了巴拉那盆地南部边缘Rio do Rasto组砂岩中独特的碳酸盐充填断层系统展开研究。这篇发表在《Journal of South American Earth Sciences》的论文揭示，这些碳酸盐矿物不仅记录了局部构造活动细节，更反映了区域尺度的大陆化(continentalization)过程。通过多尺度分析，研究人员成功重建了古流体活动与造山运动的时空耦合关系。

研究团队采用了地质填图与遥感解译相结合的野外调查方法，对出露面积达100米的典型剖面进行系统采样。实验室分析涵盖三大技术体系：偏光显微镜下的岩石学观察区分矿物世代；X射线衍射(XRD)确定矿物相组成；电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)结合稳定同位素质谱完成主量元素、微量元素、稀土元素(REE)及δ¹³
C-δ¹⁸
O同位素测试。所有样品均采自巴西-乌拉圭边境的典型剖面(UTM坐标703149mE, 6581177mS)。

Lithostratigraphy部分证实研究区属于Rio do Rasto组Serrinha段，该套红绿相间的粉砂岩-砂岩序列形成于冈瓦纳大陆西南缘的浅海-三角洲环境。显微结构分析识别出5类碳酸盐：C1粉砂岩胶结物、C2结核、C3砂岩胶结物、C4裂缝充填物和C5断层泥，其中C5的碎裂结构直接指示了断层活化事件。

Results部分的地球化学数据显示：REE配分模式呈现轻稀土(LREE)富集特征，δ¹³
C(-3.5‰至+0.5‰ VPDB)与δ¹⁸
O(-7.5‰至-5.0‰ VPDB)值指示碳酸盐沉淀流体来源于半咸水环境，估算古温度28-30°C。结合"S"形褶皱与逆冲断层等构造形迹，证实碳酸盐沉淀与San Rafael造山运动(晚二叠世)的远程挤压应力相关。

Conclusions部分提出两阶段演化模型：第一阶段断层活动引发岩石破碎并形成含粘土基质的断层泥；第二阶段构造静止期，富含Ca²⁺
的流体在裂缝中沉淀出自形方解石。这一过程精确记录了巴拉那盆地从海相向陆相过渡的关键转折，为理解南美板块西缘对冈瓦纳大陆拼合事件的响应提供了微观至宏观的多尺度证据。该研究创新性地将流体活动与造山运动耦合分析，建立的判别方法可推广至其他被动大陆边缘盆地的构造解析。

研究特别致谢CAPES(巴西高等教育人才促进委员会)对项目的资助，数据获取得到南里奥格兰德联邦大学地球科学研究所的全面支持。论文由P. Zacca领衔完成，其团队在碳酸盐岩微区分析领域的方法创新为本研究提供了关键技术支撑。