藏南贡扎剖面赛诺曼阶/土伦阶与三冬阶/坎潘阶界线 附近地层的岩石磁学对比研究

为了研究白垩纪中期大洋缺氧事件及其后古海洋环境的变化,对藏南贡扎剖面白垩纪赛诺曼阶/土伦阶和三冬阶/坎 潘阶界线附近的浅海相沉积地层开展了详细的岩石磁学对比研究。 结果显示,这两个时间段的沉积物中磁性矿物含量和粒 度无显著区别,但赛诺曼阶/土伦阶地层中含有高矫顽力磁性矿物,如赤铁矿和针铁矿,而三冬阶/坎潘阶地层中则主要为 低矫顽力磁性矿物,如磁铁矿。 由于海平面位置在这两个时间段相近,海面变化对沉积物的磁学特征的影响很小。 磁性矿 物种类的变化可能主要是由于海洋沉积环境的变化所引起的。 高矫顽力磁性矿物在赛诺曼阶/土伦阶的出现及其在三冬阶/ 坎潘阶的缺失,表明赛诺曼阶/土伦阶氧化程度可能比三冬阶/坎潘阶更高。 这与深海沉积所记录的赛诺曼阶/土伦阶为缺氧 以及三冬阶/坎潘阶为富氧的特征明显不同。 这说明以江孜地区为代表的深海-半深海环境和以岗巴定日地区为代表的浅海 环境对白垩纪中期气候变化有着不同的响应。 深水和浅水环境的演化在这两个时间段的显著差异表明相应时期的大洋环流 也可能比以往所认识的更复杂。     

羌塘中生代盆地大洋缺氧事件及全球对比

位于藏北高原的羌塘盆地保存了我国最大面积的侏罗纪海相盆地,记录了较为完整的中生代海相序列。在羌塘中生代（T3—K1）盆地演化过程中,发生了多次水体缺氧事件,这些缺氧事件是全球大洋缺氧事件在羌塘盆地的反映。本文对这些缺氧事件的最新研究成果进行了介绍。羌塘盆地海相T—J界线剖面的碳同位素表现为两次明显的负偏异常,对应于全球T—J典型界线剖面碳同位素的“初始负偏移”和“主要负偏移”,T—J之交水体由氧化环境变为缺氧环境。在盆地演化早期,在毕洛错地区识别出早侏罗世托儿期碳同位素负偏异常,可与全球早侏罗世托尔期大洋缺氧事件的碳同位素负偏进行精确地对比,揭示了早侏罗世托儿期全球缺氧事件在羌塘盆地的普遍性。在盆地演化晚期,海水逐渐从北羌塘拗陷西北部退出盆地,广泛沉积了一套黑色页岩、油页岩、泥岩及泥灰岩的岩石组合,碳同位素特征可与南特提斯、北特提斯及西北特提斯对应时期的碳同位素相对比,是早白垩世巴雷姆期全球大洋缺氧事件在羌塘盆地的反映。     

白垩纪大洋缺氧事件:研究进展与未来展望

白垩纪古海洋中分别在.Aptian-Albian、Cenomanian-Turonian和Coniacian-Santonian期间发生多次大洋缺氧事件(Oceanic Anoxic Events,OAEs),分别被称为OAE1、OAE2和OAE3,而OAE1又可以划分为OAE1a,1b,1c和1d四次,其中OAE1a和OAE2达到全球规模.白垩纪大洋缺氧事件一般对应海相碳酸盐岩的碳同位素正偏、海洋生物的快速更替和富有机质黑色页岩的大规模分布,指示了大范围的古环境、古气候变化.虽然历次大洋缺氧事件在成因上具有一定的差异,但是一般认为其与白垩纪时期海底大规模火成岩省的活动有关.大规模火成岩省活动将带来大气-海洋系统中CO2的上升,地表风化和水循环的加速,从而造成海洋中营养元素的过剩输入,引发海洋生产力的升高,诱发海洋中缺氧条件的发生.大洋缺氧条件下,由于碳-氧-硫-磷等元素之间的耦合循环关系,在大洋缺氧和海洋生产力之间形成快速的正反馈关系,有可能是白垩纪大洋缺氧事件得以达到全球规模的促进因素(如OAE1a和OAE2).不同时期的大洋缺氧事件对白垩纪大气-海洋系统的发展具有不同的意义:OAE1a标志着白垩纪中期极端温室气候的开始,OAE2前后是温室气候的高潮时期,而OAE3的发生则伴随白垩纪温室气候的减弱.由于历次大洋缺氧事件产生的大规模有机碳的埋藏,对大气-海洋系统产生了深刻的影响,其主要作用是导致大气海洋系统中CO2下降、O2上升,以及伴随而来的全球变冷和海洋氧化能力的增强.虽已历经30多年的研究,白垩纪大洋缺氧事件的前因和后果还未完全阐明,后续研究中将继续对重点的缺氧事件如OAE1(a,b,c,d)、OAE2和OAE3,开展多学科的研究,获取缺氧事件发生期间的古大气CO2浓度、海水温度、营养状况、生物种类及其海平面变化等方面的信息.大洋缺氧事件的陆相响应方面的研究也已经陆续开展,我国科学家可望在这方面有所作为.     

“白垩纪重大地质事件与地球系统”国际学术研讨会将于2006年9月3—5日在中国北京举行

白垩纪被认为是地史时期地球系统研究的典型范例时期，曾发生若干重大地质事件，如大型火成岩省、超静磁期、大洋缺氧、大洋红层、海洋与陆地生物演替等事件。开展白垩纪全球变化研究，能为当今世界面临的全球变暖等问题提供有益借鉴，因而得到国际学术界的高度重视。     

西藏南部中白垩世黑色页岩的碳氧同位素组成及大洋缺氧事件的讨论

本文对西藏南部中白垩世黑色页岩中的氧同位素组成特征和两次大洋缺氧事件的形成、发展过程作了较为详细的分析讨论。西藏南部中白垩世期内,在仲玛期及其稍后的沉积时期存在两次大洋缺氧事件,定两次缺氧事件在时间上可与国际上的Ｃｅｎ－Ｔｕｒ和Ｃｏｎ－Ｓａｎｔ时期的全球大洋缺氧事件相对应;该区这两闪大洋缺氧事件的形成、发展,是与当时全球特定的的生态环境和全球性的地壳构造运动、大规模的海侵、火山喷发等重大地质灾变事     

黑色页岩与大洋缺氧事件的Re-Os同位素示踪与定年研究

地质历史中发育多次大规模的大洋缺氧事件并伴随有巨量的黑色页岩沉积, 对这些大洋缺氧事件发生时限及成因机制的研究已成为当前国际古海洋学研究的一个前沿领域。开展对大洋缺氧事件的研究,有助于了解古海洋演化、地球系统变化和地球其他圈层对生物圈的影响,以及金属成矿、油气形成及生烃环境。因此近年来人们从古海洋、古气候、古地理、古生物、大地构造和地质地球化学等学科,积极开展对大洋缺氧事件的研究。对大洋缺氧事件进行准确定年则是研究工作开展的首要任务之一;而如果用于定年的同位素体系能同时提供相关的环境变迁信息,则更加有利于我们对缺氧事件成因机制的认识。Re Os同位素作为近年来发展起来的一种新的同位素技术方法,恰好适用于对富有机质沉积岩和黑色页岩的定年,可以获得精确的地层沉积年龄,同时利用这些海洋沉积物的Os同位素比值还可获得古海水的Os同位素组成及随时间的演化规律。在中国华南地区新元古代—早古生代发育有多幕次的大洋缺氧事件和黑色页岩的巨厚沉积和广泛分布,利用Re Os同位素研究,不但可以精确厘定这些事件发生的时限,而且可以有效示踪当时的古海洋环境。     

浙闽地区白垩纪早中期黏土矿物组成特征及其古气候显示

对浙江西南和福建西部地区11个剖面点陆相白垩系11个层位的碎屑黏土矿物组成进行了测试分析。结果显示,白垩系中下部大部分层位以伊利石为主,相对含量平均超过80%;闽西坂头组、浙西寿昌组顶部—横山组下部、金华组中部、衢县组上部出现了较为丰富的蒙脱石,最高达49%;高岭石一般较少,仅在浙西衢县组中部、寿昌组上部较高,最高达38%。研究表明,中国东南地区在白垩纪早中期主要属于热带—亚热带干旱—半干旱气候,与全国乃至全球温室气候一致;在浙西阿普特初期和赛诺曼早期间断有湿热气候,可能与区域古植物较为繁盛及较大面积湖区有关;闽西凡兰吟期,浙西阿普特早期、阿尔布晚期、赛诺曼中期部分时期存在短期相对干冷气候,大致分别对应于白垩纪全球大洋缺氧事件结束后的一段时间,并可能与区域隆升有关。     

白垩纪大洋红层:从缺氧到富氧

在地球历史的某些特定时期,由于碳循环发生重大变动,导致大量有机碳在海洋沉积物中以缺氧的黑色页岩形式保存下来,这一代表海洋和气候系统发生变化的重大事件已被地球科学界称为大洋缺氧事件(Oceanic Anoxic Events,OAEs).自从1976年首次提缺氧事件的概念后,现已被地学界所广泛接受,对于大洋缺氧事件发生期间的地球系统演化已经进行了深入的研究.     

白垩纪世界与大洋红层

白垩纪代表着地质历史中的一种极端的温室气候,已被国际地球科学界视为研究地球系统科学的典型范例。文中在评述白垩纪沉积作用、古气候、古海洋研究中取得的重要进展基础上,重点介绍推动白垩纪研究核心问题之一的黑色页岩和大洋缺氧事件以及由中国学者提出的白垩纪大洋红层和富氧作用。大洋缺氧事件与大洋红层的研究因其与碳氧循环、古气候和古海洋变化的紧密关系,已经成为国际白垩纪研究中的热点问题,并在今后一段时期内继续引领着白垩纪古海洋、古气候变化研究的不断深入。     

白垩纪中期异常地质事件与全球变化

白垩纪中期(125~90 Ma)是地质历史中一个极端温室时期,集中出现一系列异常事件。异常事件是地球系统内各圈层相互耦合的产物,事件相互之间不是孤立的,单个事件引起的全球变化对其他事件起着明显的正/负反馈机制作用。文中基于对白垩纪中期异常事件的深入解剖和分析,包括大规模海底火山事件、大洋缺氧事件、生物异常更替与绝灭、白垩纪超静磁带、大洋红层出现等,在探讨白垩纪中期各个事件特征基础上,重点阐述异常事件所引起的全球变化及其对海洋、气候的影响;提出异常事件之间的相互关联与反馈机制。研究发现,大规模海底火山作用是引起白垩纪中期异常海洋和气候的最根本原因,直接促进大洋缺氧事件、生物绝灭与更替、沉积记录的转变等事件的发生。     

塔里木盆地西部白垩纪—古近纪海相地层框架及对重大地质事件的记录

塔里木盆地西部白垩纪—古近纪发生了大规模的海侵事件,形成一个喇叭状向西开口的海湾,该海湾属于东特提斯洋的一个分支。该地区白垩纪—古近纪海相地层记录了东特提斯洋演化和一系列重大地质事件,具有重要的研究价值,但对其地层的研究仍相对薄弱,对重大地质事件的研究还不够深入。本文拟通过详细的岩石地层、生物地层和其他地层方法,完善地层划分与对比框架,并在此基础上讨论Cenomanian/Turonian界线大洋缺氧事件(OAE2)、白垩纪/古近纪界线(K/Pg)、古新世—始新世极热事件(PETM)、特提斯海进与海退等一系列重大地质事件。塔里木盆地白垩纪—古近纪海相或海陆过渡相地层自下而上为克孜勒苏群、库克拜组、乌依塔克组、依格孜牙组、吐依洛克组、阿尔塔什组、齐姆根组、盖吉塔格组、卡拉塔尔组、乌拉根组和巴什布拉克组,上述地层中含有丰富的有孔虫、介形虫、钙质超微、沟鞭藻、孢粉、双壳类、腹足类等化石,以及少量菊石、腕足类、海胆和鲨鱼牙齿等化石。综合的生物地层和年代地层研究表明,克孜勒苏群的时代为早白垩世Barremian-Albian期,库克拜组—依格孜牙组的时代为晚白垩世Cenomanian-Maastrichtian期(Cenomanian/Turonian界线可能位于库克拜组三段),吐依洛克组的时代为白垩纪—古近纪过渡期;阿尔塔什组的时代为古新世早中期,齐姆根组为古新世晚期—始新世最早期,盖吉塔格组—乌拉根组的时代为中始新世中晚期,巴什布拉克组的时代为晚始新世,但不排除最上部进入渐新世早期。塔里木盆地的海侵开始于克孜勒苏群中上部沉积期(Albian晚期—Aptian早期),但规模很有限,大规模的海侵始于晚白垩世Cenomanian早期;从晚白垩世—古新世,共经历了5次大规模的海侵—海退事件;大约41 Ma前后,海水退出盆地南部的昆仑山山前,34Ma前后,海水退出盆地北部的天山山前。上述海侵—海退事件可能受构造和全球海平面变化的双重影响,但构造事件对海侵的启动和结束可能更具决定性的影响。阐述了塔里木盆地西部白垩纪—古近纪海相地层所记录的OAE2、K/Pg界线、PETM和特提斯海侵—海退等事件,其中笔者及团队第一次在塔里木盆地西部齐姆根组中所发现和报道的PETM事件,将有助于揭示全球近岸地区PETM的特征和生物环境响应。在未来的研究中,需要进一步厘清塔里木盆地西部地层序列,建立更加精细的生物地层和年代地层框架,加强对PETM和特提斯海侵—海退等重大地质事件的研究。     

北大西洋晚白垩世大洋缺氧-富氧事件中Fe同位素研究及其古海洋意义

<正>白垩纪大洋缺氧事件(oceanic anoxic events,OAEs)[1-2]指白垩纪时期海洋中大量有机碳埋藏的短暂时期,记录了全球碳循环的主要扰动。最极端的事件发生在Cenomanian-Turonian(OAE2)界线时期,大致对应于中生代以来的最高温度时期,并表现为碳同位素正偏移和过量的生物碳埋藏。在这个事件之后全球古海洋发生了显著的变化,黑色页岩沉积被大洋红层(Cretaceous oceanic red beds,CORBs)沉积所替     

古海洋氧化还原条件的遗迹化石定量表征特征:以华南二叠纪末生物大灭绝事件为例*

地质历史时期的重大生物—环境事件往往伴随着古海洋海水氧化还原条件的改变,而遗迹化石作为原位保存的生物成因沉积构造,对于解读古海洋氧化还原条件具有显著的优势。通过对前人常用的遗迹学参数进行分析总结,发现遗迹化石多样性、生物扰动强度、潜穴直径、特征遗迹化石组合这4项定量参数可以表征古海洋氧化还原条件的变化。文中以华南二叠系乐平统遗迹化石及生物扰动构造作为研究对象,系统分析了二叠纪末生物大灭绝事件前后遗迹化石参数表征的古海洋氧化还原条件变化特征:自吴家坪期晚期华南古海洋开始出现缺氧,然而该缺氧状态在长兴期不具有持续性,而是呈现出周期性缺氧/贫氧→富氧/有氧的波动特征;在二叠纪末生物大灭绝之前,煤山剖面高精度的定量遗迹学参数指示长兴组24e层顶部存在缺氧事件,并与大灭绝事件有着良好的对应关系。这一实例具体展示了遗迹学参数在古海洋水体氧化还原条件重建中应用前景广阔。     

鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期沉积演化: 大洋缺氧事件前后陆地气候变化的响应*

托阿尔期早期早侏罗世大洋缺氧事件(T-OAE,~183.8 Ma)是一次全球性的地质事件,鄂尔多斯盆地下侏罗统富县组记录了此次地质事件的陆地响应过程。主要基于盆地东缘野外地质调查、扫描电镜及薄片分析,本次研究描述了盆地东北部富县组岩性、颜色和沉积序列,利用前人研究成果总结了富县期岩相古地理变化规律及沉积模式,认为富县期经历了由干旱到湿润的古气候变化: 富县组下部含植物化石较为丰富的白色砂砾岩及黑色、灰色泥页岩沉积于湿润气候时期,对应着盆地下切河谷发育期和填平补齐期; 而上覆的罕见植物化石的杂色、红色泥页岩为(富县期晚期)相对平坦地形条件下的沉积,对应着早、中侏罗世湿润气候背景下的一次干旱气候脉动,为托阿尔期大洋缺氧事件在陆相环境的气候响应,可由此进行富县组区域等时性对比。研究认为“粗富县”为下切谷内河流充填沉积, “细富县”形成于湖泊环境或河漫环境, “黑富县”和“白富县”是湿润气候条件下沉积产物,而“红富县”和“杂富县”为T-OAE期后干旱条件下形成。     

鄂尔多斯盆地早侏罗世富县期沉积演化: 大洋缺氧事件前后陆地气候变化的响应*

托阿尔期早期早侏罗世大洋缺氧事件(T-OAE,~183.8 Ma)是一次全球性的地质事件,鄂尔多斯盆地下侏罗统富县组记录了此次地质事件的陆地响应过程。主要基于盆地东缘野外地质调查、扫描电镜及薄片分析,本次研究描述了盆地东北部富县组岩性、颜色和沉积序列,利用前人研究成果总结了富县期岩相古地理变化规律及沉积模式,认为富县期经历了由干旱到湿润的古气候变化: 富县组下部含植物化石较为丰富的白色砂砾岩及黑色、灰色泥页岩沉积于湿润气候时期,对应着盆地下切河谷发育期和填平补齐期; 而上覆的罕见植物化石的杂色、红色泥页岩为(富县期晚期)相对平坦地形条件下的沉积,对应着早、中侏罗世湿润气候背景下的一次干旱气候脉动,为托阿尔期大洋缺氧事件在陆相环境的气候响应,可由此进行富县组区域等时性对比。研究认为“粗富县”为下切谷内河流充填沉积, “细富县”形成于湖泊环境或河漫环境, “黑富县”和“白富县”是湿润气候条件下沉积产物,而“红富县”和“杂富县”为T-OAE期后干旱条件下形成。     

藏南卧龙剖面下侏罗统海相地层的岩石磁学特征及其古环境意义

侏罗纪早托阿尔期的大洋缺氧事件(TOAE)是中生代一次重要的全球性古海洋和古气候事件。以往的研究主要集中于西特提斯域的记录,而对其在东特提斯域的响应研究很少。此次研究了位于东特提斯域的西藏定日卧龙剖面下侏罗统普普嘎组—聂聂雄拉组海相地层,初步厘定了卧龙剖面TOAE层位,并对包含TOAE层位的20 m厚的地层开展了详细的岩石磁学研究。岩石磁学参数的变化显示出四个演化阶段,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。其中阶段Ⅰ和阶段Ⅳ分别记录了TOAE事件之前和之后的沉积过程。阶段Ⅱ记录了TOAE的早、中期,表现为细粒磁性矿物含量减少及之后的铁硫化物含量的增加,很可能是对海侵引起的大洋低氧带(OMZ)扩张的响应。阶段Ⅲ记录了TOAE的晚期,表现为高矫顽力磁性矿物含量的显著增加,可能指示沉积区海洋环境由还原环境转变为氧化环境。总之,岩石磁学参数的变化可以为理解东特提斯域TOAE的演化提供重要的启示。     

对西藏岗巴上白垩统的新认识

在前人研究的基础上对岗巴地区上白垩统的划分做了厘定 ,进一步建立了晚白垩世的 1 2个浮游有孔虫化石带。根据岩性特征及化石带的研究 ,上白垩统被划分为赛诺曼期至土仑早期的冷青热组 ;土仑中期至三冬期的岗巴村口组和康潘期至马斯特里赫特期的宗山组。该区赛诺曼期与土仑期的界线位于冷青热组上部 ,以 H elvetoglobotruncana praehelvetica的初现为标志。     

藏北双湖地区早侏罗世油页岩剖面有机地球化学与早Toarcian期大洋缺氧事件

藏北羌塘盆地双湖地区发育一套以灰黑色油页岩、泥岩、泥灰岩互层为特征的岩相组合,含有丰富的菊石化石。该层位发现早侏罗世早Toarcian期Har poceras sp．菊石,它与欧洲广泛出现的早Toarcian期大洋缺氧事件的地层相当。通过分析,有机碳含量最高可达26．1％,有机碳同位素组成从-26．22％。变化到-23．53％0(PDB)。在地层剖面上,油页岩的8℃干酪根变化曲线显示明显的正偏移,偏移量接近2．17‰,与欧洲早Toarcian期缺氧事件地层同位素异常有很好的可对比性。     

高分辨率碳氧同位素应用及西藏岗巴地区白垩纪中期Cenomanian-Turonian期碳同位素偏移

介绍了高分辨率碳氧同位素的应用成果;指出半远洋、远洋碳酸盐全岩高分辨率碳同位素高值正偏可作为甄别大洋缺氧事件的指示剂和分析古气候变化的指针,碳同位素偏移型式可为长期海平面变化和短期海平面波动提供参照对比的依据。西藏南部岗巴地区的高分辨率偏移曲线显示,碳同位素Cenomanian Tu ronian界线时期的正偏幅度达2.90‰,Turonian期长期持续负偏,并在M. sigali带中、下部呈现两个负偏凹陷区。这表明,该区白垩纪中期Cenomanian Turonian期存在可以在特提斯甚至全球类比的碳同位素变化趋势,表现为Cenomanian Turonian界线时期的缺氧事件、Turonian期的长期海平面下降趋势和Turonian晚期短暂气候变冷的响应。     

内蒙古锡林浩特盆地早侏罗世晚期植物群:兼论中国早侏罗世晚期气候

首次报道了产于内蒙古锡林浩特盆地侏罗系红旗组的植物群,共计21属37种。该植物群由木贼目、真蕨纲、苏铁纲、银杏纲、松柏纲和少量分散保存的种子等组成,以真蕨类丰富、蚌壳蕨科Coniopteris和Eboracia出现以及南方型分子较多等为特征。该植物群的时代为早侏罗世晚期,反映研究区红旗组主体的沉积时代为早侏罗世晚期,上部沉积可能形成于中侏罗世早期。气候敏感植物,特别是南方型分子的出现,指示锡林浩特盆地早侏罗世晚期属于暖温带—亚热带气候区,气候较热或短期有一定程度的偏干旱;其气温较早侏罗世早期和中侏罗世早期更高,说明早侏罗世晚期发生过1次升温气候事件。对早、中侏罗世植物群和沉积特征的综合分析表明,中国在早侏罗世晚期可划分出黑龙江东部温凉气候区、北方暖温带温暖潮湿气候区、中部热带—亚热带半干旱—半潮湿气候区、中南热带—亚热带干旱气候区和西藏—滇西热带干旱气候区共5个气候区,其中北方暖温带温暖潮湿气候区与中部热带—亚热带半干旱—半潮湿气候区的界线较早侏罗世早期和中侏罗世早期偏北4°～8°(纬度),亦说明早侏罗世晚期发生了升温事件。此升温事件与中亚和西伯利亚的图阿尔期升温事件相当,其很可能是早侏罗世晚期图阿尔期大洋缺氧事件(T-OAE)在陆地生态系统中的响应。