晚三叠世卡尼期碳酸盐生产危机在东特提斯地区的地质记录

欧洲学者基于阿尔卑斯地区上三叠统卡尼阶地质研究提出卡尼期碳酸盐生产危机(carbonate productivity crisis)或者卡尼期洪水事件(Carnian Pluvial Event)的概念,其主要表现为黑色页岩(或绿色页岩、放射虫硅质岩)覆盖于特提斯范围的碳酸盐岩之上,反映了早、晚卡尼期界面处一次明显的碳酸盐沉积中止事件,之上沉积有厚度逐步增加的硅质碎屑岩;这一地质现象在东特提斯地区(中国)卡尼阶中亦有显现,但远未引起重视。实际野外地质调查与前人文献显示,与古特提斯西部、喜马拉雅等地卡尼阶类似,在中国西南部古特提斯范围内的四川盆地西缘、黔中、滇西北、金沙江沿岸等地,卡尼期碳酸盐岩沉积多被一套灰黑色、深灰色页岩(或深色板岩)及之上的陆源碎屑岩覆盖,显示该时期碳酸盐生产的突然中止和生物礁的突然死亡。卡尼期特提斯范围的构造变动很可能对晚三叠世巨型季风气候造成巨大影响,古太平洋暖流向特提斯地区水汽输入增强,相对干旱的气候向相对潮湿的气候转换,大陆风化速率增加,陆源硅质碎屑输入增多,造成了这一显著的地质事件。     

川西北地区晚三叠世卡尼期洪水事件沉积的碳、氧同位素记录*

川西北地区绵竹和安县等地发育的下卡尼阶岩性以灰色鲕粒灰岩、海绵礁丘粘结及障积成因的凝块石灰岩为主,上卡尼阶岩性突变为灰黑色页岩、粉砂岩,这与西特提斯地区卡尼阶在岩性和颜色上有很大的相似性。本次研究用激光微区碳、氧同位素测试方法分析了川西北地区卡尼阶中有孔虫、双壳类及腕足类化石壳体和植物叶片化石的碳、氧同位素,结果显示上卡尼阶化石中氧同位素值较下卡尼阶略有变小,上卡尼阶泥质粉砂岩中化石的碳同位素较下卡尼阶灰岩明显变小,可能反映了淡水输入的影响。结合研究区卡尼阶的沉积学特征,笔者认为川西北地区同样受到卡尼期洪水事件的强烈影响,潮湿气候条件下的淡水输入是造成川西北地区海绵礁（丘）大量周期性死亡及最后消失的影响因素之一。     

晚三叠世中卡尼期极端气候事件:研究进展及存在问题

作为三叠纪最显著的气候变化事件,全球性的卡尼期气候事件以幕次降雨量增多为特征,在西北特提斯洋地区表现较为明显,主要反映了从碳酸盐岩到黑色页岩的岩性变化,近年来这一地质事件在美国、中国、日本等地的卡尼阶地层中也有识别.其成因一直是学者研究的重点,有人认为是板块构造运动促使大气或大洋循环发生了变化,或是超级大陆聚合碰撞而触发大火成岩省喷发致使全球气候发生了紊乱,也有人认为是地球系统综合因素相互作用的结果.联系到中国西南部地区卡尼阶现状,认为超级季风、构造运动和卡尼期气候变化的关系值得深入研究,此外卡尼期气候事件过程中碳酸盐补偿深度上升问题、卡尼期黑色页岩事件反映的大洋生产力以及多幕卡尼期气候事件反映的气候波动事件等科学问题也是今后的研究中值得重视的.     

晚三叠世卡尼期黑色页岩事件在龙门山地区的沉积学和古生物学响应

龙门山前缘地区卡尼阶-诺利阶马鞍塘组中部发育一套薄-中层状黑灰色、灰黑色、黑色（含介壳）钙质泥（页）岩,在该套岩石中瓣鳃类生物多见,原生二价金属硫化物（黄铁矿）发育,水平层理发育,显示着低能环境贫氧条件的典型特征。与马鞍塘组中部黑灰色、灰黑色钙质泥（页）岩相当层位的卡尼期晚期沉积,在松潘-甘孜地区、昌都地区、可可西里地区均可见到,多显示为黑色、灰黑色色调,岩性为泥（页）岩或粉砂质板岩、钙质板岩,反映了一次黑色页岩地质事件在中国西部古特提斯东部地区产生了大范围的影响。全球对比表明,该套深色泥（页）岩在西特提斯、印度喜玛拉雅等地均有分布,覆盖在卡尼期早期碳酸盐沉积之上。据此,作者认为晚三叠世卡尼期特提斯范围的黑色页岩事件,很有可能与卡尼期全球性的碳酸盐生产危机有关,马鞍塘组中部发育的深色泥（页）岩即是此次事件在扬子地台西缘的反映。根据对川西北地区绵竹汉旺、安县雎水、江油马鞍塘等剖面的实际考察与研究,认为代表缺氧事件沉积的马鞍塘组中部黑灰色泥（页）岩之下为卡尼阶灰岩段（即汉旺组中下部灰岩段,主要为鲕粒灰岩、海绵礁灰岩等）,之上为诺利阶灰色粉、细砂岩夹灰岩、泥岩段（相当于石元组）。黑灰色钙质泥（页）岩不仅是该组岩性变化的转折点,亦是古生物、古生态急剧变化的转折点。在马鞍塘组下部广泛可见的六射海绵、海百合、苔藓虫、珊瑚等海相化石在马鞍塘组中上部地层（上卡尼阶至诺利阶底部）中很少看到,仅见丰富的瓣鳃类、菊石、腕足类等有壳类动物化石。
     

川西北地区上三叠统卡尼阶古喀斯特的发现及研究意义

在川西北地区绵竹汉旺、安县雎水剖面上三叠统卡尼阶海绵礁（丘）灰岩顶部发现古喀斯特;野外露头可见明显的花斑状构造以及蜂窝状溶孔,显微镜下可见泥晶化颗粒,喀斯特角砾以及喀斯特溶孔充填物,其中包括泥-亮晶方解石,生物碎屑以及陆源石英颗粒;根据露头岩性和显微薄片特征判断其属于早成岩期喀斯特;喀斯特成单层发育,之上覆盖化石丰富的黄色或黑色页岩,其中的菊石化石鉴定表明其为上卡尼阶底部沉积。该喀斯特是重要的等时界面,且可作为该地区上下卡尼阶的界线。喀斯特之上的岩性在汉旺和雎水有差异:在绵竹汉旺青岩沟剖面,喀斯特灰岩之上覆盖有黑色粉砂质页岩与生屑灰岩（如层状海绵灰岩、海百合灰岩）,在汉旺观音崖剖面,喀斯特面之上发育海绵丘灰岩及页岩,在安县雎水剖面,古喀斯特发育在滚落的海绵巨砾之上。综合研究表明,喀斯特的形成与早期龙门山的隆升以及卡尼期湿润气候事件在发生时间上非常相近,推测其成因与龙门山的隆升以及卡尼期湿润气候事件有关。     

晚三叠世龙门山前陆盆地早期(卡尼期)碳酸盐缓坡和海绵礁的淹没过程与动力机制

晚三叠世龙门山前陆盆地分布于扬子克拉通西缘,属于印支期造山楔构造负载驱动的挠曲型前渊凹陷.其中卡尼期马鞍塘组是分布于底部不整合面之上的第一套地层单元,记录了前缘隆起边缘碳酸盐缓坡和海绵礁的构建和淹没过程.据钻孔揭示马鞍塘组的最大厚度超过250m,显示为西北厚东南薄的楔形结构,从北西向南东依次分布了深水盆地、碳酸盐缓坡和海绵礁和浅水滨岸带等沉积物类型.其中碳酸盐缓坡和海绵礁分布于前陆盆地的远端,呈面向西的条带状展布,其走向线与龙门山冲断带的走向大致平行.碳酸盐缓坡和海绵礁的厚度介于30～100m之间,由北西向南东变薄.在垂向上,马鞍塘组由3部分构成,下部为鲕粒滩和生物碎屑滩,中部为海绵礁,上部为黑色页岩,显示为向上变细、变深的沉积序列.在Li et al.(2003)盆地模拟的基础上,本次对卡尼期前陆盆地的沉降速率、沉积速率、海绵礁生长速率、相对海平面上升速率进行了定量计算,其中沉降速率为0.10mm·a-1、沉积速率为0.04mm·a-1、海绵礁生长速率为0.03mm·a-1、相对海平面上升速率介于0.01mm·a-1～0.05mm · a-1之间.研究结果表明:在卡尼期早期,相对海平面处于初始上升阶段,相对海平面上升速率较小,盆地处于欠补偿状态,沉积了碳酸盐缓坡型鲕粒滩和生物碎屑滩;在卡尼期中期,相对海平面上升速率等于海绵礁生长速率,海绵礁持续保持垂直向上的生长状态,形成了高度达100余米的塔礁;在卡尼期晚期,相对海平面上升速率大于海绵礁生长速率,礁顶的水深逐步变大,导致礁体被淹溺致死,从而在卡尼期形成了鲕粒灰岩滩-生物碎屑滩-海绵礁灰岩-页岩的向上变细、变深的沉积序列,显示了前陆盆地早期碳酸盐缓坡和海绵礁生长并被淹没的特有模式.本次研究成果表明龙门山前陆盆地的底部不整合面和碳酸盐缓坡、海绵礁的淹没过程是扬子板块西缘印支期造山楔逆冲构造负载的挠曲变形的产物,显示了在卡尼期松潘-甘孜残留洋盆的迅速闭合和造山楔构造负载向扬子板块的推进过程.     

绵竹汉旺观音崖剖面沉积微相:卡尼期湿润事件前后的环境演化

为探讨卡尼期湿润事件前后的环境演化过程,剖析黑色泥页岩的沉积机理,结合国内外研究资料并采取岩石沉积微相恢复古环境的方法,对四川绵竹汉旺观音崖剖面中碳酸盐岩至陆源碎屑岩的沉积微相进行了分析研究,结果表明,其沉积相由早卡尼期缓坡鲕粒滩-生屑滩-硅质海绵礁相至晚卡尼期浅海泥页相-陆源泥沙潮坪相变化,浅海相的灰黑色钙质泥页岩中生物多见,植物叶片和茎杆化石、黄铁矿丰富,显示低能贫氧的环境又伴随着淡水输入,这一明显的岩相变化与卡尼期气候事件过程中淡水和陆源碎屑物质大量输入有重要的关系。     

珠江口盆地新生代碳酸盐岩形成地质条件

珠江口盆地新生代碳酸盐岩分布面积大,已发现我国海上最大生物礁油田,具有重要研究价值。本文根据南海新生代构造演化及珠江口盆地新生代构造沉积演化,研究碳酸盐岩形成地质条件。发现南海新生代碳酸盐岩分布与新生代古南海消亡及新南海扩张密切相关,适宜碳酸盐岩发育的窗口期正是新南海扩张期,明显受新南海扩张的控制。新南海在渐新世—中新世的两期扩张,与新特提斯弧后扩张有关。珠江口盆地发育两种类型的碳酸盐台地,即古隆起镶边碳酸盐台地和火山建隆孤立碳酸盐台地。古隆起或火山建隆分布、构造沉降及全球海平面升降是珠江口盆地碳酸盐岩及生物礁发育的主控因素。     

构造和地层背景对华南、澳大利亚和日本晚泥盆世和密西西比纪生物礁发育的影响

在西澳大利亚坎宁盆地泥盆纪生物礁组合和东澳大利亚昆士兰州密西西比纪生物礁详细调查和研究的基础上, 通过分析晚泥盆世至密西西比纪生物礁组合在古特提斯海4个不同地区的发育形式和演化特征对西澳大利亚坎宁盆地与中国桂林晚泥盆世生物礁组合以及东澳大利亚昆士兰与中国广西和西日本秋吉台密西西比纪的生物礁进行对比.第一次从构造、地层、古纬度和古气候方面来探讨古东特提斯海和北特提斯海晚泥盆世至密西西比纪生物礁的发育异同, 研究成果改进了对西澳大利亚、东澳大利亚、华南和西日本4个地区生物礁发育的认识, 从而可在全球角度上去探讨控制晚古生代生物礁发育的各种因素.研究的地质时段包含重要的生物绝灭事件, 也是温室向冰室的转折时期, 是全球范围造礁生物演替、更新和重新繁盛的阶段.研究成果对认识晚泥盆世至密西西比纪全球范围内造礁生物和生物礁类型与早、中泥盆世的区别, 对研究全球在这一时期古气候和古环境的变化都具有重要的意义.      

川北广元须家河组一段沉积相与沉积环境演化分析

四川盆地北部三叠系—侏罗纪发育,出露良好,是三叠纪—侏罗纪转换时期古气候与古环境变化的良好物质记录。其中,晚三叠世诺利期是四川盆地海陆转换的重要过渡期,尤其是对陆地生态系统的影响更加显著。以川北广元剖面为研究对象,对晚三叠世诺利期末须家河组须一段进行沉积相及沉积环境演化的分析,结果表明:研究剖面发育潟湖沼泽—三角洲平原—辫状河流亚相沉积,为海陆过渡相—陆相沉积体系;受甘孜—阿坝弧后盆地发育影响,始自卡尼期的海侵自诺利中后期到达广元地区;在秦岭造山带及龙门山的隆升背景下,广元地区较早结束海陆过渡相沉积,于须一段中后期向河流相沉积转变。结合对古生物化石组合研究和岩性特征及沉积相,恢复了广元地区晚三叠世诺利期须一段的古气候特征,广元地区须一段处于近海亚热带潮湿气候,这种潮湿气候从须一段一直延续至诺利期末期。