国际大洋钻探全球海平面变化研究进展

国际科学大洋钻探计划对全球海平面变化问题的关注始于1980年代初,至今已在被动大陆边缘、孤立碳酸盐台地、混积台地边缘、平顶海山等不同类型海区执行了23个与海平面变化相关的专题航次,采集了大量的钻探资料,为全球海平面变化研究提供了关键信息。依据这些资料,重建了近100 Ma以来的全球海平面变化历史,检验了Exxon的层序地层模型和海平面假说,明确了海平面变化的地层响应,建立了南极冰盖演化与海平面变化的关系。尽管如此,科学大洋钻探海平面变化研究仍存在一些不足,如钻探区的地域代表性还不够多,全球海平面变化信息提取时难以消除其他地质因素(如构造沉降)的影响,海平面变化记录的精度有待提高,多种因素作用下地层结构对海平面变化的响应还需进一步研究,海平面变化机制特别是冰盖动力学对海平面变化的影响及暖期海平面变化的原因还认识不清。在当今气候变暖的大背景下,这些问题的解决有助于提升未来海平面变化趋势预测的可靠性。     

“白垩纪大洋红层——海洋/气候响应”研究进展综述

“白垩纪大洋红层”是中国学者提出并开拓的白垩纪研究新方向。在其所领导的两个国际地质对比计划项目(IGCP463/494)的推动下,“白垩纪大洋红层”所蕴含的古海洋与古气候意义,正引起越来越多的学者的重视。特别是近几年召开的学术会议对“白垩纪大洋红层”研究起到了很好的推动作用: (1)在2002 年度IGCP463 项目启动会议上,对“白垩纪大洋红层”的研究现状进行了初步的交流,制订了项目研究的总体目标和未来五年工作计划,并考察了亚平宁—阿尔卑斯—喀尔巴阡沿线的大洋红层;(2)2003 年度的IGCP463 工作会议和IGCP494 启动会议,不仅积累了大洋红层研究的资料,而且将白垩纪大洋红层研究推进到白垩纪中期;(3)2004 年度两个项目的工作会议,以及通过在第32 届国际地质大会特别讨论会的工作,进一步推进了大洋红层的研究,并将“白垩纪大洋红层”研究介绍给广大的国际地球科学界;(4)在欧洲地球科学联盟2005 年会上,“白垩纪大洋红层”研究体现出了多学科共同参与的可喜现象。回首近几年来的研究历程可以发现,“白垩纪大洋红层”研究已实现了如下转变:(1)从区域性研究到全球对比综合研究的变化;(2)从由中国科学家单独研究变为多个国家的科学家申请到项目和经费共同研究;(3)从举办IGCP项目学术年会快速向国际大会或     

基于洋板块理论对内蒙古古生代地层区划分的实践和认识

内蒙古较为系统的地层划分始于1978年,之后在编写内蒙古自治区区域地质志、内蒙古第二代区域地层表、内蒙古自治区岩石地层以及内蒙古矿产资源潜力评价成矿地质背景等论著时,均对内蒙古全区古生代岩石地层进行了详细的划分与研究,采用的理论体系为"槽台论"和"板块构造"。本次地层区划将新理论——大洋板块地层系统(Ocean Plate Stratigraphy, OPS)引入其中,与以往不同之处是分别建立了大陆板块地层系统和大洋板块地层系统。大陆板块地层包括陆块区及大陆边缘两大部分的沉积产物,大洋板块地层是大洋板块消减过程中形成的无序岩石组合,野外露头上表现为"俯冲增生杂岩"。据此,内蒙古古生代岩石地层划分为五个一级地层大区,以古亚洲洋消减对接带为限,东北部属西伯利亚地层大区、西北部为塔里木地层大区、南部归华北地层大区,该对接带本身称为恩格尔乌苏—西拉木伦(古亚洲洋消减对接带)地层大区,秦祁昆地层大区位于华北地层大区之南,以龙首山断裂为界。根据古地理环境、岩石组合及古生物化石等因素的差异,进一步将其划分为8个地层区、13个地层分区,其中鄂尔多斯地层分区细划为4个地层小区。一级地层区划(地层大区)的边界与板块构造的边界基本一致。该地层区划或将对中国北方大地构造的认识起到积极的推动作用。     

大洋板块地层(OPS)简介及评述

大洋板块地层(Ocean Plate Stratigraphy)是由日本地质学家Isozaki在1990年首先提出来的,基本含义是大洋板块在从洋中脊到海沟俯冲带的运动过程中形成的一套构造-沉积地层。近年来,关于大洋板块地层的研究取得了长足的进展,丰富了大洋板块地层的内涵。本文着重介绍大洋板块地层的基本概念、物质组成、形成环境及构造特征。在此基础上,对大洋板块地层在区域地质矿产调查中的作用进行了讨论,建议在造山带地质研究中采用"俯冲增生杂岩"取代"大洋板块地层"。因为在成因上,地层并不等同于杂岩。     

土耳其-高加索-喜马拉雅一线白垩纪大洋红层对比

通过收集土耳其、高加索和特提斯喜马拉雅地区的白垩纪地层资料,着重对比研究上白垩统大洋红层的分布格局和沉积特征,为进一步进行全球大洋红层对比提供基础数据和资料。对比分析表明:它们具有环特提斯该时代近于同期地层的一般特征,其时代一般为Turonian Campanian期,在特提斯喜马拉雅地区跨度较大,为Albian Campanian期,岩性主体为灰岩,颜色与Fe2O3 的含量密切相关,富含浮游有孔虫及其组合,沉积速率低,沉积环境一般为半深海,沉积深度为500~1 000 m。     

维嘉海山沉积过程及其对西太平洋海山演化的意义

海山沉积过程与全球气候变化和古海洋演化有着紧密联系,维嘉海山保留了西太平洋晚中生代以来的完整沉积记录,是探索西太平洋海山构造演化的理想场所.基于浅地层剖面、大洋钻探和最新相关研究成果,通过研究海山的沉积特征、火山活动和沉降速率等,探索西太平洋维嘉海山晚中生代以来的沉积过程.结果显示维嘉海山顶部发育3个沉积单元,并发现了...     

与全球变化有关的几个北极海洋地质问题

极地区域是全球变化研究的重点区域 ,在北极地区与全球变化有关的地质问题主要是北极地区的海陆变化对全球变化的影响 ,以及全球变化在地层中的记录。这涉及到北极形态变化及与其它大洋沟通的水道开闭情况 ,地形起伏对大气、大洋环流的影响 ,地壳升降与海平面变化对河流流量和海岸稳定性的影响 ,气体水合物及有机碳等变化对全球碳循环的影响 ,以及这些影响与气候变化信息在极地沉积物中的记录。文章在对上述影响及海洋地质研究状况进行探讨后 ,又简要介绍了中国的首次北极考察海洋地质研究状况     

高分辨率FMS成像测井资料在科学大洋钻探中的应用

FMS地层微电阻率扫描成像测井技术诞生于1986年,1989年首次在大洋钻探中获得应用。它采用纽扣电极阵列沿井壁纵向扫描方式采集地层的电阻率信息,经过适当的数字和图像处理后转化为井壁地层的二维微电阻率图像。FMS资料具有分辨率高(理论分辨率为5 mm)、连续原位测量及定向性等特点,是科学大洋钻探中岩芯地质分析方法的重要补充,具有其他地球物理方法难以替代的作用。从岩芯归位和定向、岩性岩相识别及地层剖面重建、沉积构造和古流方向分析、地层旋回性与古气候周期分析、浊积层厚度统计分析、构造和应力场分析及洋壳研究等7个方面对FMS在科学大洋钻探中的应用现状进行综述,对目前FMS成像测井资料应用中存在的问题及发展方向进行分析,包括利用率不高、定量分析成果欠缺、研究深度和广度有待拓展等。     

序

1987年2月国际地科联批准“全球沉积地质委员会”(GSGC)为其下设的专门机构、即IUGS—GSGC,这个机构的常务委员会称之为项目开发委员(GSGC—PDC)。1987年6月在美国的帕塞迪纳(Pasadena)召开的PDC会议上,确定全球白垩纪为第一个试点项目一,名称为“白垩纪资源、事件和韵律”(CRER)。在该会议上还确定聘请几位专家就该项研究的几个方向和方法做准备,这些研究方向是:层序地层学和全球海平面变迁;黑色页岩和大洋缺氧事件;旋回地层学和米兰科维奇旋回;碳酸盐台地的发展和消失;白垩纪的古地理和古气候。会议还要求专家们就上述方向分成五个工作组分别提出一个研究方法的统一意见,以供1988     

地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录（I）：研究进展与成果

由五大系统11个实验室组成的项目组,2000—2005年开展了以“地球圈层相互作用”为主题的深海基础研究。项目以“热带碳循环”作为核心问题,依靠国际大洋钻探和国内“大洋专项”两大支柱,对西太平洋暖池和南海等海区进行深海过程和深海记录的研究,已圆满完成计划任务。一方面在南海大洋钻探的基础上,围绕热带海洋在地球系统中的作用向纵深发展,在“热带碳循环”研究中取得了原创性的成果;另一方面依托国内大洋专项和国内外合作航次,在深海研究和圈层相互作用上朝横向发展,取得了一系列国际性成果,在我国形成了与国际接轨的深海研究力量。对该项目的设计和进展做了简单而又全面的阐述,对于古环境研究中取得的突破性进展将另有续篇介绍。     

国际大洋钻探科学数据的现状、特征及其汇编的科学意义

国际大洋钻探50余年来已执行297个航次,累计采集长度超过4×105 m的岩芯,同时获取大量观测数据.然而,这些岩芯样品测试和观测数据却以多源、异构的形式散布在不同文献和数据库中,无法做到广泛共享和高效利用.通过系统调研国际大洋钻探各阶段的航次报告、数据库以及学术论著等资料,理清了数据分布、数据载体及数据类型等现状.认为大洋钻探科学数据包括船上数据和航次后数据两大部分,共在表、图、文中包含了钻井取芯、岩石地层特征、沉积学、矿物学、古生物学、地层学、地球化学、构造地质学和地球物理学等15类近200项数据类型.研究发现国际大洋钻探现有数据体系具有层次清晰、时空属性明确、来源简单又复杂、存储格式多样、类型一致又多样等特征,是地球科学领域典型的科学大数据.开展国际大洋钻探科学数据的汇编除可实现数据快速获取外,也具有重要的科学意义,不仅有潜力解决海洋生物演化、全球物质循环、古海洋与古气候、深海矿产资源评价等方面的重大科学问题,还能为推动地球科学研究范式的变革做出积极贡献.最后,就国际大洋钻探科学数据统一格式和汇编建库这一关键步骤提出了具体建议.     

新书简介——《动物世界的先驱——中国第一个候选“金钉子”梅树村剖面实证记录及对比》

正唐烽,陈建书,任留东,高林志,华洪, 等. 著. 2021. 动物世界的先驱——中国第一个候选"金钉子"梅树村剖面实证记录及对比. 昆明: 云南科技出版社:1～498页。20世纪70 年代,云南晋宁梅树村震旦系—寒武系界线层型剖面的发现,彻底改变了据此划分寒武系和寒武系以前地层的标志,它在当时即闻名于全球地学界。它也是中国改革开放以后,第一个参加的国际地层划分对比合作计划(IGCP 项目)、参与国际竞争"金钉子"     

峡东地区震旦系等时层序地层格架的建立

露头层序地层研究的两大任务是划分层序和建立等时层序地层格架.本文就宜昌峡东黄陵背斜的东、南和西翼3组震旦系剖面进行了层序地层学研究,共划分出14个层序(含天柱山段),并进行了空间上的追索和对比,建立了该地区的震旦系等时层序地层格架,为争取末元古代的建系研究和参与全球末前寒武系对比提供依据[1～2].     

白垩纪“温室”气候与海洋

白垩纪典型的"温室"气候和海洋一直是地学界关注的焦点之一.与现今地球"冰室"状态相比,温室状态下的气候和海洋遵循着不同的运行模式.本文在近年来取得的大量同位素、古生物以及气候和海洋模拟实验数据的基础上,评述了白垩纪古气候和古海洋研究中取得的重要进展.化石氧同位素数据揭示白垩纪全球平均气温比现今高3～10℃,海洋纬向温度梯度仅0.15～0.3℃/1°,全球海洋结构和大洋环流可能与现今完全不同,大洋环流的驱动很可能是盐度变化而不是温度差异.白垩纪深水沉积显示出从早白垩世碳酸盐台地相、含黑色页岩夹层、黑色页岩和大洋红层大规模出现一直到晚白垩世整体以大洋红层为主的转变.对该沉积转变机制及其与古海洋、古气候关系的研究正是IGCP463/494的主要科学目标.     

地球圈层相互作用中的深海过程和深海记录（Ⅰ）：研究进展与成果

由五大系统11个实验室组成的项目组，2000-2005年开展了以“地球圈层相互作用”为主题的深海基础研究。项目以“热带碳循环”作为核心问题，依靠国际大洋钻探和国内“大洋专项”两大支柱，对西太平洋暖池和南海等海区进行深海过程和深海记录的研究，已圆满完成计划任务。一方面在南海大洋钻探的基础上，围绕热带海洋在地球系统中的作用向纵深发展，在“热带碳循环”研究中取得了原创性的成果；另一方面依托国内大洋专项和国内外合作航次，在深海研究和圈层相互作用上朝横向发展，取得了一系列国际性成果，在我国形成了与国际接轨的深海研究力量。对该项目的设计和进展做了简单而又全面的阐述，对于古环境研究中取得的突破性进展将另有续篇介绍。     

新疆叶城县棋盘河区长城系的微古植物群

研究区属于塔里木地台西南缘铁克里克断块.由于本区处于昆仑山北缘,其地势高峻挺拔.长城系出露齐全.高振家等(“新疆区域地层表”,1981)将该套地层划为震旦系塞拉加兹塔格群和寒武系;方锡廉、马士鹏等(1980)曾将该套地层自下而上划分为两个组(卡拉克尔组、布卡吐维组),均属晚前寒武系的一部分.但上述划分仅限于岩石地层学方面的研究.作者等(1981)经实地踏勘后,采集了微古植物样品,经分析鉴定,发现了丰富的微古植物,并用生物地层的方法对该套地层进行了初步研究.本文将系统地描述该套地层的微古植物及其组合特征,它对地层对比和生物进化的研究都具重要意义.     

国际大洋科学钻探计划简介

正1968年由美国等多个国家启动的深海钻探计划及后续的国际大洋钻探计划、综合大洋钻探计划和正在实施的国际大洋发现计划是地球科学领域内迄今规模最大、影响最深、历时最久的大型国际合作研究计划,我国于1998年加入该计划。40多年来,科学大洋钻探在全球各大洋共完成钻井3000余口,累积取芯超过40万m。研究成果验证了海底扩张和板块构造理论,创立了古海洋学,揭示了气候演变的规律,发现了海底"深部生物圈"和"可燃     

西沙群岛西科1井碳酸盐岩稳定同位素地层学

西科1井由于矿化重结晶作用和白云岩化作用普遍发育, 无法采用传统的氧同位素地层学方法进行地层年代标定.但是该井δ13C变化曲线与南海及全球主要大洋的碳同位素变化曲线完全相同, 可以用来准确标定200 ka以来的地层年龄.该井0~50 m深度对应全球氧同位素1~7期, 5 m处地层时代为14 ka, 为氧同位素1期的底界年龄; 11.70 m处为氧同位素2期的底界, 年龄为29 ka; 13.90 m深度年龄为57 ka; 到35.65 m为氧同位素6期底界, 年龄为191 ka, 同时δ13C值表现出冰期低而间冰期高的特点, 取自25.21 m的珊瑚U-Th定年年龄为131.062±2.320 ka.通过碳同位素定年发现, 石岛缺失近代5 ka以来的沉积物, 在间冰期向冰期转换时因海平面下降造成碳酸盐台地暴露剥蚀.全球气候变化是石岛碳酸盐台地δ13C值发生突变的主要原因.      

定量地层对比——介绍IGCP148项专题

国际地质对比计划(IGCP)的第148项专题——“定量地层对比”设立于1976年,历时八年多,已于1984年底正式结束.IGCP148项专题“定量地层对比”是国际地质对比计划中以数学地质为主要手段的一个研究项目.作者曾有机会接触和了解该项目的一些活动和资料,所以想通过介绍其简单情况,使我国地质人员能对该项目有所了解,并注意利用这个项目的现有研究成果,进而推动地层对比的定量研究有更快的发展.地层对比是研究区域的构造特征,恢复沉积盆地发展史和进行区域性找矿勘探时必须做的一项基本工作.在地层对比中,理想的情况是各对比地区的地层剖面都要有长期连续的沉     

大洋碳循环与气候演变的热带驱动

20世纪气候演变研究的最大突破,在于地球轨道变化驱动冰期旋回的米兰柯维奇理论。然而近年来学术界对热带过程和大气CO2浓度变化的研究进展,暴露了传统的轨道驱动理论存在着对低纬区和碳循环在全球气候系统中作用估计不足的严重缺陷。国家重点基础研究发展计划项目"大洋碳循环与气候演变的热带驱动"拟以南海与西太平洋暖池的深海记录为依据,进行全球性对比和跨越地球圈层的探索,通过观测分析结果与数值模拟的结合、地质记录与现代过程的结合,检验和论证大洋碳储库长周期变化机制的假说,对于不同时间尺度上低纬过程如何通过碳循环在全球气候环境演变中的作用,实现理论上的突破。同时简要介绍了该项目的目的、科学意义、关键科学问题及预期目标等。