Oxygen and Carbon Isotopic Composition of Carbonate Rocks of the Permian Qixia Formation, Sichuan Basin: Thermal Effects of Emeishan Basalt

Abstract

The late Permian thermal events related to Emeishan Basalt has made a great impact on the underlying carbonate rock properties in the western margin of the Yangtze Platform. In this paper, we investigate the carbon and oxygen isotopic composition of the Qixia Formation carbonates from two sections: the Qiaoting Section in the northeastern part of the Sichuan Basin and the Changjianggou Section at the northwestern edge of the Basin. The data reveal that: (i) Samples from Qiaoting section show a relatively narrow range of δ13C and δ18O, varying from 2.7‰ to 5.2‰ with an average of 4.2‰, and -3.8‰ to -7.8‰ with an average of -5.4‰, respectively. In contrast, Samples from Changjianggou section exhibit larger magnitude of variation in δ13C and δ18O, ranging from -1‰ to 3.8‰ with an average of 1.5‰, and -2.1 to -9.2‰, with an average of -6.0‰ respectively; (ii) δ13C and δ18O records in carbonates from Qiaoting section are similar to those of Middle Permian seawater whereas carbonates from the Changjianggou section are depleted in 13C and 18O compared to contemporary seawater; (iii) On the basis of combined petrographic and paleo-heat flow evidence, the lower carbon and oxygen isotopic composition of the carbonates from the Changjianggou section are interpreted to be the results of thermal effects of Emeishan Basalt because of its proximity to the eruption center of the basalt. The high temperature reduced the δ18O values of the carbonates and forced the organic matter to mature at an early stage, thus producing 13C-enriched carbon dioxide to participate in the formation of carbonates. Composición Isotópica de Oxígeno y Carbón en Rocas de Carbonato de la Formación de Edad Pérmica Qixia, en la Cuenca de Sichuan: Efectos Térmicos del Basalto Emeishan Resumen Los eventos térmicos del Pérmico tardío relacionados con el Basalto Emeishan han tenido un gran impacto en las propiedades de las rocas de carbonato subyacentes en el margen occidental de la plataforma Yangtze. En este artículo se investiga la composición isotópica de carbonatos de la formación Qixia en dos secciones: la sección de Qiaoting en la parte nororiental de la cuenca Sichuan y la sección Changjianggou, en el noroccidente de la cuenca. La información evidencia que, (i) las muestras de la sección Qiaoting tienen un espectro más angosto que va de δ13C a δ18O, con variación de 2.7 ‰ a 5,2 ‰, con un promedio de 4.2 ‰, y -3.8 ‰ a -7.8 ‰, con una media de -5.4 ‰, respectivamente. En contraste, las muestras de la sección Changjianggou tienen una variación de mayor magnitud en δ13C a δ18O que va desde -1 ‰ hasta 3.8 ‰, con un promedio de 1.5 ‰, y de -2.1 a -9.2 ‰, con una media de -6.0 ‰, respectivamente; (ii) los registros de δ13C y δ18O en carbonatos son similares a los de agua marina del pérmico medio, mientras que los carbonatos de la sección Changjianggou se ven empobrecidos en 13C y 18O comparados al agua marina de esta edad; con base en la petrografía combinada y la evidencia del flujo paleotérmico, la baja composición isotópica de oxígeno y carbón de los carbonatos en la sección de Changjianggou se interpretó como resultado de los efectos térmicos del Basalto Emeishan debido a la proximidad con el centro de erupción. La alta temperatura redujo los valores de δ18O de los carbonatos y llevó a la maduración temprana de la materia orgánica, lo que produjo dióxido de carbono enriquecido en 13C durante la formación de los carbonatos.

Keywords

• Sichuan Basin
• Qixia Formation
• Carbon and Oxygen Isotopic Composition
• Thermal Effect