广西香田弗拉斯-法门阶界线事件标志——碳、氧稳定同位素异常特征

本文对广西香田晚泥盆世弗拉斯-法门阶界线剖面进行了系统的碳、氧稳定同位素研究。发现随着弗拉斯-法门期之交的生物大量死亡和绝灭,在弗拉斯-法门阶界线层中,碳、氧稳定同位素组成出现了明显的异常。这和白垩—第三系界线灾变事件中出现的异常颇为相似。碳同位素异常达-6.6‰左右,氧同位素出现正异常达2‰。此外,在界线层中出现铱异常为230×10^-12g/g。这些表明,上述同位素地球化学异常是地球历史中生物绝灭灾变事件的重要标志。     

浙江江山震旦系碳同位素异常及其地质意义

碳同位素已成为研究震旦纪地质事件的重要手段之一,其特征主要与古海洋生物产率、有机质埋藏量及其氧化程度有关,具体表现为生物产率、有机质埋藏量升高和(或)有机质氧化程度降低,δ13C值增大;反之,δ13C值减小。浙江江山位于扬子地台东南缘,东南以江山-绍兴断裂为界与华夏古陆毗邻。江山震旦系地层出露齐全,顶底完整。通过分析其中48个碳同位素数值特征发现,该区震旦系碳同位素特征有四处异常,这些异常出现在地质界线(系、组、段的分界线)附近,是地质事件的反映,即陡山沱组底部碳同位素负异常是“雪球地球”事件的反映;陡山沱组中部碳同位素负漂移是海平面下降和(或)洋流翻转的反映;陡山沱组顶部与灯影组底部交界附近的碳同位素负异常是海平面下降的反映;灯影组顶部的碳同位素异常是震旦系与寒武系边界时期古气候、古环境强烈变化的反映。     

广西上泥盆统F-F界线碳同位素的变化特征

发生在晚泥盆世弗拉期(Frasnian)-法门期(Famennian)之交的生物灭绝事件(简称F-F事件)是古生代以来五大生物集群灭绝事件之一,其原因仍含糊不清。碳同位素研究显示,伴随F-F事件全球碳循环发生了显著的变化。但对中国南方F-F事件地层碳同位素变化特征的认识不够,缺乏系统的研究。对广西桂林杨堤上泥盆统灰岩剖面的碳同位素的分析结果表明,在上泥盆统存在两次碳同位素正偏移,分别出现在下rhenana带和F-F的界线,其中,出现在F-F界线的碳同位素正偏移与广西垌村以及欧美和非洲等地的上泥盆统F-F界线附近的碳同位素记录一致,且具有相近的变化幅度。进一步对广西桂林附近的杨堤和垌村剖面F-F界线的碳同位素组成变化模式的分析发现,这次正偏移可能是由多次次级变化组成,与F-F事件中生物的灭绝步骤相似。     

古新世/始新世全球增温在西藏岗巴地区的表现

随着深海钻探计划(DSDP)和大洋钻探计划(ODP)的开展,在古海洋学领域取得了许多重大发现。古近纪古新世与始新世(P/E)界线间的地质事件的发现便是其重要成果之一。西藏南部岗巴地区发育有良好的海相界线地层。对生物群、碳、氧、锶稳定同位素以及磁化率的研究显示,全球界线事件在西藏南部岗巴地区具有明显的影响。古新统宗浦组顶部底栖有孔虫动物群阶段性绝灭,总灭绝率为69%。始新统遮普惹组底部有孔虫逐渐复苏,除12种为古新世的残存类型外,始新世生物组合全为新的属种,并呈现三个复苏阶段。碳稳定同位素表现为三期负向偏移,在界线处出现-4‰的异常。这一异常与全球碳稳定同位素事件表现一致。锶同位素在界线位置没有明显的变化,而明显的峰值出现在界线之上,并与全球53Ma出现的锶同位素变化相对应。磁化率在界线之上2m处出现一个很明显的波动,与第3期碳同位素异常吻合。所有研究结果表明,西藏南部(特提斯-喜马拉雅低纬度浅海环境)在古新世与始新世界线时期出现明显的气候变化,说明全球深海温度增高在浅海环境具有相同表现,只是影响时间较长。     

广西六景泥盆系弗拉斯阶-法门阶界线层牙形石生物地层及碳同位素组成

广西六景泥盆系剖面是中国泥盆系标准剖面之一,通过对其弗拉斯阶-法门阶(F-F)界线附近地层进行详细的牙形石生物地层研究,自下而上识别出3个牙形石带:晚rhenana带、linguiformis带和triangularis带。F-F界线位于融县组下部(第7号层与第8号层之间),在谷闭组顶界之上3.32,m处。碳同位素的分析结果表明,F-F之交δ13C具有显著正偏移,增幅为2.0‰,与湖南老江冲、广西垌村和杨堤以及欧洲、美洲、非洲和澳洲等地的F-F界线附近的碳同位素记录一致,且具有相近的变化幅度。δ13C正异常与F-F界线上的生物灭绝有关,由于食微生物的高等生物灭绝,微生物大量繁盛,诱导海水缺氧,导致海洋有机碳埋藏速率增加,从而形成δ13C的正偏。F-F界线层发育一套以碎屑灰岩为特色的事件沉积,该事件沉积在广西乃至全球具有等时性,可能与小行星碰撞地球引起的全球性海啸有关。     

湖南嘉禾大窝岭剖面吴家坪阶-长兴阶界线牙形石生物地层及一次碳同位素负偏

吴家坪阶-长兴阶界线位于这两次生物大灭绝事件之间,科学界对该界线附近是否发生重大地质事件仍然知之甚少,有关该时期的环境变化、碳循环的研究也不深入.嘉禾大窝岭剖面牙形石生物地层以及碳同位素变化的研究,为进一步探讨吴家坪期-长兴期附近的生物及环境事件提供基础材料.晚二叠世时以深水盆地相沉积为主的大窝岭剖面位于湖南省嘉禾县袁家镇附近.该剖面大隆组出露较好,岩性主要为硅质岩、硅质灰岩、灰岩以及泥岩.在大隆组中共识别出牙形石1属3种(含一个未定种):Clarkina wangi,C. deflecta,C. sp.,并识别出牙形石C. wangi带和C. changxingensis-C. deflecta组合带.根据C. wangi的首现,将大窝岭剖面的吴家坪阶-长兴阶界线(Wuchiapingian-Changhsingian boundary,简称WCB)置于第11层底部.该剖面全岩无机碳同位素数据显示在13~15层发生了一次快速的负偏,从2.18‰负偏到-1.39‰,负偏值近3.50‰,可与浙江煤山及四川上寺等剖面进行很好的对比,揭示这次碳同位素负偏在华南区域上可具对比性.      

峡区晚奥陶世地球化学异常与奥陶系-志留系之交环境变迁

通过对峡东地区宜昌王家湾、黄花场和分乡等三条重要奥陶系 -志留系界线剖面碳同位素 (δ1 3C)地球化学异常对比研究 ,以及远安苟家垭和秭归新滩奥陶系 -志留系界线剖面稀土元素分布型式、δCe异常的分析 ,和对苟家垭奥陶系 -志留系界线剖面微量元素 (Rb、Sr、Sc、V、Ni等 )地球化学异常的研究 ,揭示了奥陶系 -志留系界线附近地球环境的巨大变化 ,论述了环境变化对生物界的影响 ,将奥陶系五峰组划分为 2个三级层序和 5个四级层序 ,为奥陶系 /志留系界线层型剖面的最终确定提供了新的参考依据     

事件地层学与地外灾变事件

从P∈—∈,P—T等地层界线上的特征岩石、古生物大规模灭绝和Ir及ξ~(13)C的异常等研究表明,与K—R界线一样,在这些界线上也可能存在有地外灾变事件。同时文中提出了界线灾变事件、界线灾变期、界线灾变环境、界线层、界线粘土层、梅树村地质事件等与研究事件地层学有关的一系列新概念。     

重庆凉风垭剖面二叠-三叠系界线层碳同位素变化特征

重庆凉风垭二叠-三叠系界线剖面64个碳酸盐样品碳同位素值测试结果显示,在界线附近碳同位素值出现3次负异常,第1次负异常出现在第37层,考虑到该层是灰岩透镜体与黏土岩的混合层,此次异常有待进一步验证;第2次负异常出现在第40层,此次异常是δ(13C)值偏移幅度最大的1次(1.5‰),在该层大量生物灭绝;第3次负异常出现在第44层.凉风垭界线剖面碳同位素值的3次负异常与生物变化的对比表明,碳循环的多次变化与生物危机相伴,生物危机期间环境处于不稳定状态.     

巢湖地区楚歌岭剖面下三叠统和龙山组碳同位素变化特征及其意义

碳同位素在海相碳酸盐岩研究中日益受到重视,成为重大地质事件识别与解释、地层划分与对比的重要手段之一.通过对巢湖地区楚歌岭剖面早三叠世地层碳同位素研究,显示Smithian\Spathian界线处碳同位素的快速正漂具有全球性特征,可以作为地层划分对比的良好标志;而且这一变化特征反映一次海洋生产力暴发事件,与海洋环境突变和灾后生物的复苏关系密切,为早三叠世海洋生态系统灾后重建过程的恢复提供了重要线索.     

西藏海相三叠系-侏罗系界线及晚三叠世生物绝灭事件研究

1998—2004年间在西藏聂拉木、林周、墨竹工卡和洛扎等地进行的三叠系/侏罗系界线地层研究表明,西藏隆子县和洛扎县尚未发现具有连续菊石层序的三叠系/侏罗系界线地层剖面。拉萨以北地区广泛分布的火山岩时代确定为晚三叠世—早侏罗世早期,这有助于解释晚三叠世末期生物绝灭与晚三叠世岩浆侵入和大规模的火山活动有关,但T/J界线尚待精确限定。聂拉木县格米格剖面是特提斯地区唯一未曾“压缩”的三叠系/侏罗系界线地层剖面,具有瑞替阶MARSHI菊石带、赫塘阶Tibeticum、Callyphyllum和Pleuro-notum菊石带。格米格剖面三叠系/侏罗系界线碳稳定同位素曲线记录了晚三叠世瑞替阶末期(Marshi菊石带)突然的负偏移,它很有可能和晚三叠世末期的由超级温室效应所产生的生物绝灭事件相对应。     

云南富宁地区泥盆系—石炭系界线碳、氧同位素特征及对海平面变化的响应

右江盆地沉积连续的泥盆纪—石炭纪岩石地层,是中国泥盆纪与石炭纪之交Hangenberg生物大灭绝事件的重点研究区域。选取右江盆地西缘云南富宁地区晚泥盆世—早石炭世地层,在岩石地层学研究的基础上对碳酸盐岩进行系统的碳、氧同位素组成研究。富宁地区晚泥盆世—早石炭世地层存在不同幅度的δ13C、δ18O负向偏移,尤其在泥盆系—石炭系界线附近负偏移明显,δ13C、δ18O值偏移层位与层序地层学转换及古生物灭绝事件发生层位一致,反映了晚泥盆世法门期海平面下降和早石炭世的海侵事件。研究区泥盆系—石炭系界线附近δ13C值负偏趋势与右江盆地内δ13C值演化偏移相似,华南其他典型剖面δ13C值亦呈现不同幅度的负向偏移,泥盆纪与石炭纪之交的碳同位素演化序列与欧洲、北美地区δ13C值负向偏移反映的海平面下降事件一致,具全球性对比意义。     

Turonian to Santonian carbon isotope data from the Tethys Himalaya, southern Tibet

New stable carbon and oxygen isotope data from an Upper Cretaceous section in Tibet are presented, and compared to carbon isotope records from England, Italy, and Germany. Together with a stratigraphic re-interpretation of published carbon isotope data from a nearby section in Tibet, our data can surprisingly well be correlated with the European sections. This indicates that, similar to the distinct positive carbon isotope excursion at the Cenomanian-Turonian boundary, also the broad positive carbon isotope shift in the middle-late Coniacian and early Santonian reflects a major perturbation of the carbon cycle on a global scale, even though organic-rich sediments related to the OAE3 appear to be mainly restricted to the Atlantic Ocean and adjacent basins. The data further show that, apart from the broad Coniacian-Santonian carbon isotope excursion, also isotopic shifts on a smaller scale in the Turonian and Coniacian, such as the Round Down, Pewsey, and Hitchwood Events, can be correlated over both hemispheres. This demonstrates that the development of global oceanic anoxic conditions and associated burial of large amounts of organic carbon do not constitute a prerequisite for globally reflected carbon isotopic shifts. The data from Tibet support the concept of a relation between main carbon isotope excursions and major sea-level variations. Cyclic fluctuations of geochemical and lithological parameters are likely to be orbitally driven. These cycles appear to be preferably reflected in the sediments during periods of lower or variable sea-level, whereas the ocean-atmosphere system seems to have operated in a different mode during long phases of high, stable sea-level, as during the Coniacian-Santonian OAE3.     

浅析新生代气候变化与大气温室气体浓度的关系

摘要：根据国内外相关研究结果,对新生代气候变化与温室气体(特别是CO2)浓度在不同时间尺度上的可能关系进行初步归纳和探讨。在构造、轨道和千年时间尺度上,气候变化和温室气体浓度均有显著的相关性,表明温室气体无疑是影响地球气候系统的重要因素。同时,两者亦具有显著的“非耦合”特征,包括新近纪构造尺度上CO2相对稳定水平下的全球变冷和冰量扩张、轨道和千年尺度上CO2浓度变化滞后于气候变化、两半球气候的不对称演化等;两者变化的幅度、趋势和变率也常有不同。这些特征中的多数并不能用地球轨道参数的变化来直接解释,表明除太阳辐射和温室气体外,气候系统内部的其他一些因素或过程有时对过去的气候变化起到了决定性的作用。气候变化与温室气体浓度之间可能存在一种自调节功能,构成一个自调节系统而相互调控,而目前我们对这类过程与机理所知尚少。CO2、CH4等作为温室气体,在上述不同时间尺度的气候变化过程中,无疑对气温具正反馈效应。地质尺度上气候变化与温室气体浓度的关系与机理有助于理解当前全球增温的机制,但把过去与现在类比的同时,也要考虑其他边界条件的不同。加强气候模拟与记录对比的研究,对理解上述问题有望发挥重要作用。 关键词：新生代气候;温室气体;碳循环;人类活动     

Stratigraphical and biological significance of negative carbon isotopic anomalies in the basal Cambrian series of Guizhou Province

The early Early Cambrian strata within the bounds of Guizhou Province are almost predominated by black shale deposition. Recently, however, the authors have found a section consisting of a set of mudstones interbedded with limestones at the basement of the Cambrian at Yingping, Fuquan County,Guizhou Province, which provides favorable conditions for the study of marine geochemical characteristics of the early Early Cambrian. The characteristics of intense negative carbon isotopic anomalies near the Precambrian/Cambrian boundary at Yingping, Fuquan County, Guizhou Province, can be correlated with those of global carbon isotopic anomalies at the same time on a global scale, corresponding to the intense negative carbon isotopic anomalies near the Neoproterozoic/Cambrian boundaries at the bottom of the Xiaowaitoushan Member, Huize, Yunnan Province, at the top of the Tsagaan 0loom Formation of Mongolia and at the top of the Salarmy Gol Formation of Siberia, as well as those observed in southwestern United States, Iran, Amman, Poland, Newfoundland, the Great Britain, Canada, etc. Negative carbon isotopic anomalies can be used as the important basis for the division of the Precambrian/Cambrian boundaries.There have been found 8 m-thick black shales and cherts below the intense negative carbon isotopic anomalies in this profile. In the black shales there have been found large amounts of fossils such as Bradoricla,gernus Archotuba, indicating that during the period of sedimentation of black shales under anaerobic conditions there would be large quantities of organic species living in the sea. But in the section of grayish-green mudstones interbedded with limestones with intense negative carbon isotopic anomalies almost no organic fossil has been found. This may imply that the anaerobic event seems to have little bearing on the mass extinction near the Precambrian/Cambrian boundary, whereas the intense negative carbon isotopic anomaly event appears to be more closely related to the mass extinction occurring near the Precambrian/Cambrian boundary.     

贵州乐康P/T界线无机碳同位素特征及其意义

贵州乐康深水海槽相中的无机碳同位素研究表明,晚二叠世由于局限环境,区域内生物贫乏,相对应的碳同位素值比同期其他剖面中碳同位素值偏低。而在长兴阶晚期,由于受区域内火山作用的影响,在剖面界线之下发育另一个碳同位素负异常,之后碳同位素有所回升,直至界线附近降低为最低值。早三叠世由于绝灭之后的生物复苏缓慢,无机碳同位素表现为低正值。碳同位素特征显示,碳同位素的变化受到了生物和环境等多种因素的综合控制。     

南海北部ODP 1144站中更新世气候转型期有孔虫稳定同位素古气候意义

中更新世气候转型期是第四纪古气候研究的一个特殊时期。利用大洋钻探ODP 184航次在南海北部钻取的1144站时间分辨率高达约290年的沉积物样品，开展中更新世气候转型期古气候变化的研究。在中更新世距今80~100万年前，浮游和底栖有孔虫壳体的稳定氧碳同位素变化揭示出，中更新世气候转型中心，即中更新世革命0.9 Ma左右，南海北部表层海水温度的降低和降水量的增加指示东亚冬、夏季风增强。以中更新世革命为界，水体垂向结构上温跃层和营养跃层的深度从之前的间冰期较浅转变为之后的间冰期较深，底层水与表层水的垂直温度梯度从冰期时较大转变为冰期时较小。轨道尺度上，冰消期时南海北部的表层水、次表层水和底层水的变化几乎是同时发生的，不存在超前或滞后的相位差。千年尺度上，有孔虫的氧碳同位素变化都呈现出非常明显的约0.8 ka和约1.4 ka的气候波动周期。氧同位素0.8 ka滤波显示出：在中更新世气候转型期，较强的信号主要出现在间冰期，有时也出现在冰期，与晚第四纪千年尺度气候波动主要出现在冰期不同，说明中更新世的气候转型不仅表现在轨道尺度的气候周期变化上，同时也体现在千年尺度气候波动的特征变化中。      

塔里木北缘震旦纪—寒武纪转折期碳同位素漂移事件及成因机制

震旦纪—寒武纪转折期是地球演化的关键节点,这一时期的碳-氧同位素记录在塔里木保留完整却关注较少。选取苏盖特布拉克露头震旦系与寒武系交界地层实测采样,并开展了古生物、镜下鉴定、碳同位素漂移事件的综合分析,探讨了N1(BACE)、P1(ZHUCE)等碳同位素漂移事件的成因机制。样品的δ¹³C_carb和δ¹⁸O_carb相关系数(R²=0.05)、δ¹⁸O_carb和Mn/Sr相关系数(R²=0.09)及岩石学特征表明,后期成岩改造并未导致碳-氧同位素的显著分馏,原始碳同位素特征得以基本保留。由下至上,在该剖面识别出P-1事件(δ¹³C_carb峰值1.9‰2.4‰)、N1事件(-6.8‰-10.3‰)、P1事件(1.4‰4.1‰)、N2a-c事件(-0.4‰-2.8‰)、P2a-c事件(0.2‰0.6‰)和N3事件(-3.4‰)。综合碳同位素演化特征与古生物、年代学数据,确认了玉尔吐斯组底部硅质页岩与奇格布拉克组顶部藻云岩的分界面为塔里木震旦系与寒武系的分界线,并实现了该露头与老林、肖滩、三峡、西伯利亚、阿曼和摩洛哥剖面的地层对比。分析认为,塔里木北缘震旦纪—寒武纪转折期的碳漂移事件,更多受控于古海洋氧气含量变化引起的固碳率f_org的波动。玉尔吐斯组早期海侵背景下的大规模缺氧事件导致的初级生产力和固碳率降低,是N1负漂移事件(BACE)的主因;随后海退中氧气含量的增加引起生产力重建和固碳率增加,形成了P1正漂移事件(ZHUCE)。这一成果性认识有助于塔里木盆地寒武纪古环境研究与深层超深层油气远景资源评价。     

论两种二叠-三叠系界线

<正> 近年来许多地质学家围绕着二叠-三叠系界线的划分问题做了大量的工作,关于二叠-三叠系之间界线定义,尚未取得一致意见。目前议论较多的主要是两条界线:1.Otoceras层之底——传统界线