白垩纪古海洋气候变化及主要问题

白垩纪并非一直处于温室气候状态，存在着冰室气候间断。白垩纪古海洋气候也是如此。通过收集已经发表的古海洋气候资料，综合分析研究显示，该期全球古海洋气候可以分为早白垩世低温气候、中白垩世温室气候、晚白垩世 冰室气候 3个阶段；早白垩世可进一步识别 K1Ⅰ温暖干燥气候、K1Ⅱ冷湿气候、K1Ⅲ温暖气候回升 3个次级变化旋回；中白垩世整体处于温暖状态，不过，虽然极热气候在全球出现和结束的时间不尽一致，但总体上出现在赛诺曼-土仑期，局部地区如赤道太平洋早可以在阿尔布期，南极地区晚可推迟到晚白垩世坎潘早期；晚白垩世可划分为 K3Ⅰ大幅降温冰室期、K3Ⅱ浅幅气候回升期、K3Ⅲ低温冰室期、K3Ⅳ短暂温室期 4个次级气候变化旋回。还介绍了白垩纪古海洋温度计、冷赤道与低温度梯度、中白垩世黑色页岩、气候变冷及旋回、大气CO 2作用几方面重大问题，并做了简要讨论。     

超大陆旋回和成矿作用

全球构造与成矿是矿床学研究的重要问题之一。近年来 ,诸多将板块构造与成矿作用相结合的研究极大地推动了对成矿作用地进一步认识。构造背景是成矿作用的基本控制因素 ,同时矿床的形成也受背景地质条件的制约。矿床的时空分布规律研究表明 ,成矿作用在地史中具有明显的旋回性 ,与超大陆的聚合和裂解作用相一致 ,即成矿旋回与超大陆的裂陷、离散、会聚和拼合作用等构造旋回相耦合。大量资料说明 ,在地史中 ,至少存在 7个超大陆旋回 ,最早的超大陆可能出现在 2 70 0Ma ,其后分别在 2 70 0～ 2 5 0 0Ma、2 5 0 0～ 180 0Ma、180 0～ 10 0 0Ma、10 0 0～ 5 4 0Ma、5 4 0～ 2 30Ma、2 30～ 0Ma出现了超大陆旋回 ,在相应的演化阶段也出现了相应的成矿旋回。这一事实表明 :构造背景研究对于正确认识区域成矿作用和矿床勘探都具有重要意义     

白垩纪古海洋气候变化及主要问题

白垩纪并非一直处于温室气候状态,存在着冰室气候间断。白垩纪古海洋气候也是如此。通过收集已经发表的古海洋气候资料,综合分析研究显示,该期全球古海洋气候可以分为早白垩世低温气候、中白垩世温室气候、晚白垩世冰室气候3个阶段;早白垩世可进一步识别K_1-Ⅰ温暖干燥气候、K_1-Ⅱ冷湿气候、K_1-Ⅲ温暖气候回升3个次级变化旋回;中白垩世整体处于温暖状态,不过,虽然极热气候在全球出现和结束的时间不尽一致,但总体上出现在赛诺曼一土仑期,局部地区如赤道太平洋早可以在阿尔布期,南极地区晚可推迟到晚白垩世坎潘早期;晚白垩世可划分为K_3-Ⅰ大幅降温冰室期、K_3-Ⅱ浅幅气候回升期、K_3-Ⅲ低温冰室期、K_3-Ⅳ短暂温室期4个次级气候变化旋回。还介绍了白垩纪古海洋温度计、冷赤道与低温度梯度、中白垩世黑色页岩、气候变冷及旋回、大气CO_2作用几方面重大问题,并做了简要讨论。     

从晚古生代冰室到早中生代温室的气候转变:兼论东特提斯低纬区的沉积记录与响应

地球在晚古生代晚期—中生代早期经历最近一次从冰室到温室的气候转变,是理解未来地球冰川消融、全球变暖等气候转变的重要窗口。这一时期的沉积记录和气候模型研究揭示,冰川活动、大气pCO₂和气候状态间存在复杂的耦合和反馈机制,同时伴随发生陆表植被更替和生物迁移。随冰川消融、大气pCO₂升高和全球变暖,低纬大陆区干旱化趋势和季节性降雨增强,出现季风气候并在冰室之后的三叠纪温室盛行。华南和华北是位于东特提斯低纬区的主要大陆,其石炭—二叠系在沉积和生物特征上与Pangea超大陆西侧热带区差异显著,蕴含有丰富的深时气候变化信息。基于前人成果,在简述石炭—三叠纪全球气候变化的基础上,对东特提斯低纬区石炭—三叠纪沉积记录进行总结,阐明其深时古气候研究意义和研究前景。     

超大陆旋回和成矿作用

全球构造与成矿是矿床是研究的重要问题之一。近年来，诸多将板块构造与成矿作用相结合的研究极大地推动了对成矿作用地进一步认识。构造背景是成矿作用的基本控制因素，同时矿床的形成也受背景地质条件的制约。矿床的时空分布规律研究表明，成矿作用在地史中具有明显的旋回性，与超大陆的滞和裂解作用相一致。即成矿旋回与超大陆的裂陷、离散、会聚和拼合作用等构造旋回相耦合。大量资料说明，在地史中，至少存在7个超大陆旋回，最早的超大陆可能出现在2700Ma,骐 后分别在2700－2500Ma、2500－1800Ma、1800－1000Ma、1000－540Ma、540－230Ma、230－0Ma出现了超大陆旋回，相应的演化阶段也出现了相应的成矿旋回。这一事实表明：构造背景研究对于正确认识区域成矿作用和矿床勘探都具有重要意义。     

显生宙一级层序的银河年旋回响应:重要的进展与争论

与一级海平面旋回相对应的层序被称为一级层序,一级层序与银河年旋回很可能存在内在联系,即银河年旋回在宏观上控制着一级层序。而显生宙期间所发生的诸如大气圈二氧化碳(CO_2)浓度变化、相应的温室—冰室气候更替、全球海平面升降、水圈中"方解石海"与"文石海"交替出现、古地磁磁极倒转等超事件都具有良好的旋回性,且在成因上具有较为明显的相关性,很可能受控于银河年旋回与各个超事件之间复杂的成因联系。多年来的研究表明太阳系在绕银心运动时,重力加速度(G值)随之改变,太阳系因此发生膨胀(或收缩),太阳系的成员——地球,形成位能的变化,并吸收(或释放)热量;同时由于G值的改变,重力分异作用也因此改变,导致地幔的膨胀与地核的收缩,当能量积攒到一定程度时就会启动超级地幔柱,进而影响地球上的板块格局。显生宙发生的这些超事件所展示出的周期性变化在近年来引起了广泛的关注与探讨,关注这些富有智慧的认识和存在的问题,将为今后的深入研究提供重要的思考过程与研究线索。     

超大陆研究进展

本文初步综述了超大陆研究的一些新成果。超大陆的拼贴和裂解一般与地球深部作用有关；各超大陆旋回的持续时间不一，不具周期性。Rodinia超大陆形成于中元古代晚期的格伦威尔造山期（1050Ma），后在新元古代晚期（725Ma）裂解。在新元古代早期，塔里木地块可能与澳大利亚的Kimberley地区相连，华南地块位于东澳大利亚和劳伦古陆之间而华北地块与劳伦古陆西北角和西伯利亚相邻；到新元古代末，这三个地块都从Rodinia超大陆中分离出来，在寒武纪至泥盆纪时与冈瓦那大陆的澳大利亚边缘靠近。冈瓦纳超大陆是在Rcdinia超大陆解体后，由太古-元古代克拉通重新组合，并有中元古代活动带碎块的拼贴而成，其完成聚合的时间大约是早古生代（约500Ma）。     

西准噶尔优地槽褶皱带沉积建造特征及其多旋回发展

西准噶尔优地槽褶皱带是巨大的中亚-蒙古地槽的一部分,属克拉通间地槽,它由奥陶纪、志留纪、泥盆纪和石炭纪四个时期的地槽沉积物组成。根据沉积建造特征,可分成三种成因类型:(1)大陆边缘裂谷型优地槽;(2)岛弧型优地槽;(3)大陆边缘裂谷-岛弧型优地槽。此外,还可以划分出对偶性冒地槽和地中海型冒地槽。它们分别代表该优地槽褶皱带不同发展阶段地槽分化的产物。就沉积建造而言,该优地槽褶皱带具多旋回发展,表现在下部陆屑建造、蛇绿岩建造、安山质火山岩建造以及上部碎屑岩建造都具多旋回性。该褶皱带多旋回发展过程可以划分成早期旋回(O-S)、主旋回(D-C)和后期旋回(P)。主旋回之后,西准噶尔已成褶皱山系。优地槽褶皱带多旋回发展过程实际上是地槽迁移的过程。大陆边缘裂谷的发生和消亡与古大洋板块的俯冲有关。因此一般而言,古大洋板块的多旋回俯冲可以导致地槽褶皱带的多旋回发展。     

质量平衡古地理模拟的新进展

质量平衡古地理图程序(BPAM)是根据质量平衡原理(均衡论)和沉积物的侵蚀一沉积旋回再造物源——沉降系统的古地形和古深度.质量平衡古地理图是对过去某一时期地表的定量再造.该程序考虑如下九个方面:(1)由于大量沉积物转移所造成的高度和深度变化;(2)沉积物的压实作用;(3)与质量转移有关的均衡调整:(4)海平面的变化;(5)随年龄增长的洋壳沉降作用:(6)随年龄增长的被动大陆边缘的沉降作用;(7)在大陆内部的隆起和沉降作用;(8)古排水系统的变化;(9)在古排水盆地内的可变隆起速率.输出由七个部分组成:(1)在模拟过程中表示多个主变量值的综合文件:(2)古地形和古深度图资料;(3)再造的隆起/沉降图(4)在所考虑的时间间隔内从每一个方格面积中侵蚀掉的沉积物厚度资料显示;(5)计算出的洋壳和衰减陆壳厚度图;(6)在每一方格面积中平均总沉积物厚度图;(7)再造的排水盆地方面的测高学资料.     

大陆弧主导了中古生代以来的全球化学风化作用

地表风化作用在地质时间尺度上(约1～10 Ma)对气候起着重要的调节作用.当大气CO2浓度较高、气温升高时,就会导致海洋酸化、水体蒸发、降雨和地表径流加剧,这些因素进而导致硅酸盐矿物风化的增强和CO2消耗的加快.相反,硅酸岩风化速率的降低将减缓寒冷气候条件下对CO2的消耗,推动气候变暖.由此可见,风化作用在气候调节中起着"恒温器"的作用.在整个显生宙期间,周期性出现的冰室气候被不同程度地归因于与造山作用有关的风化速率增加、大陆弧岩浆的减少以及因弧-陆碰撞导致的洋壳抬升作用.     

中国东部中—新生代大陆构造的形成与演化

20世纪60年代提出的"威尔逊旋回"以关闭洋盆两侧板块的碰撞作为板块运动旋回的终结,然而板块构造学说"登陆"20多年来的实践说明这种认识是不全面的。大陆弥散而宽广的陆内变形说明洋盆闭合两侧板块的碰撞并未终止板内构造作用。古亚洲大陆形成后中国东部中—新生代广泛发育的板内构造变形、岩浆活动、克拉通内盆地的形成都和古亚洲大陆南、北,印度洋和北冰洋洋脊的持续扩张、西太平洋和菲律宾洋壳的俯冲相关。本文拟厘清中国东部中—新生代大陆构造形成与演化的重大事件、构造性质、形成背景及其时空展布:(1)晚海西—印支期古特提斯洋关闭陆块拼合碰撞古亚洲大陆雏形形成;(2)晚侏罗—早白垩世蒙古—鄂霍茨克海闭合,陆-陆碰撞古亚洲大陆形成,挤压逆冲推覆构造在陆内变形中形成高潮,西太平洋伊佐奈岐洋壳板块的斜俯冲叠加了自东而西的影响;(3)早白垩世晚期—古近纪加厚地壳-岩石圈减薄、转型,陆内伸展变形达到高潮,大陆克拉通泛盆地、准平原化;(4)始新世晚期—早中新世(40~23 Ma)太平洋板块运动转向对东亚大陆NWW向的挤压和印度洋脊扩张印—澳板块对古亚洲南部陆-陆碰撞挤压的叠加,形成中国东部新生的构造地貌;(5)中-上新世—早更新世受东亚—西太平洋巨型裂谷系和印度洋中脊扩张的叠加影响,中国东部岩石圈地幔隆升、地壳减薄,陆缘、陆内伸展变形相继形成边缘海、岛弧、裂谷型盆地和剥蚀高原地貌;(6)早更新世晚期(0.9~0.8 Ma)—晚更新世末(0.01 Ma)中国东部大陆构造地貌基本形成。     

古海洋活性磷埋藏记录及其在氧气地球化学循环研究中的运用

在综合现代大洋活性磷循环特征的基础上,提出大洋中活性磷主要来源于有CO2 参与的地表岩石的化学风化,输入通量在很大程度上受到气候与构造等因素的控制;进入大洋之后的活性磷经光合作用而进入有机物,并通过一系列的转化环节而最终埋藏下来;从而可以根据古海洋活性磷埋藏记录,推断地质历史中不同时间尺度的全球变化情况。对比160 Ma以来的古海洋总磷和100 Ma活性磷埋藏记录可以发现:(1)总磷和活性磷的埋藏速率与长期的海平面变化明显关联,在温室气候条件下,两者基本呈正相关关系;在冰室气候条件下则为反相关关系;(2)总磷和活性磷埋藏速率的变化,能够在一定程度上指示古海洋营养条件的变化;(3)白垩纪中期大洋缺氧事件对应活性磷的埋藏峰值,表明大洋活性磷循环与大洋缺氧事件之间存在着非常密切的关系。此外还例举了古海洋活性磷埋藏记录在氧气地球化学循环研究中的运用,指出活性磷循环对大气氧含量的稳定起到重要的作用。文章最后对古海洋活性磷埋藏记录研究中存在的一些问题进行了讨论。     

中国东北东部中生代火山活动与泛太平洋板块

长白山脉中生代火山岩带与东侧之洋陆边界平行展布。火山岩浆作用可划分为三大构造阶段(2 30～ 190Ma ,178～ 12 5Ma ,118～ 6 5Ma) ,四大旋回 ,11个旋回和 2 4个火山事件。由安粗岩系和钙碱性岩系组成的一个新的火山岩浆作用构造类型 ,称之为走滑大陆边缘—拉分张裂性火山岩系。洋陆板块互动方式的更迭及速率的变化是火山岩浆作用地球动力学深部发展过程的主控因素。     

柴达木和欧龙布鲁克陆块基底的组成和变质作用及中国中西部古大陆演化关系初探

中国西部的柴达木陆块和欧龙布鲁克陆块的基底岩系虽然在地球化学上与扬子陆块具有亲缘性,但它们之间的组成和变质作用历史却显著不同。欧龙布鲁克陆块下部基底德令哈杂岩和达肯大坂岩群于~1.95Ga发生了角闪岩相-麻粒岩相区域变质作用并克拉通化,响应了全球Columbia超大陆汇聚事件;随后又与中元古代万洞沟岩群一道于~1.0Ga发生绿片岩相变质作用,共同响应了全球Rodinia超大陆汇聚事件;新元古代中晚期裂解后于中奥陶纪受原特提斯洋关闭影响而隆起。柴达木陆块基底主体由中元古代金水口岩群白沙河岩组(柴南缘)和沙柳河岩群乌龙滩岩组(柴北缘)组成,以S-型花岗岩的侵入活动和相应的变质作用响应了全球Rodinia超大陆汇聚事件。晚泛非期(520~480Ma)柴达木陆块与冈瓦纳主大陆俯冲碰撞,发生中压角闪岩相-麻粒岩相和高压超高压变质作用,经短暂拼贴后很快进入到原特提斯洋域,随460~420Ma的大洋关闭而发生变质叠加。区域对比表明,在基底组成和地壳演化史上,欧龙布鲁克陆块与阿拉善陆块和塔里木陆块(包括扬子陆块)相似,柴达木陆块则与北秦岭陆块以及祁连陆块相似,因而分属两个陆块群。塔—欧陆块群记录的~500Ma热事件与塔—欧和柴—秦陆块群共同记录的~450Ma热事件是两个性质不同的构造热事件。     

东南极普里兹带多期变质作用及其对罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆重建的启示

东南极普里兹带是一条经受格林维尔期和泛非期高级构造热事件影响的多相变质带,其构造演化过程与罗迪尼亚和冈瓦纳超大陆的形成密切相关.新的岩石学和年代学资料表明,普里兹带中的格林维尔期高级变质作用是区域性的,并经历了>970Ma和930～900Ma两个演化阶段(期),变质条件达到相对高温高压的麻粒岩相.格林维尔期造山作用起始于活动大陆边缘或岛弧环境下的岩浆增生,最后发展到陆陆碰撞,从而使印度、东南极西陆块和非洲的卡拉哈里克拉通拼合在一起,构成了罗迪尼亚超大陆的重要组成部分之一.普里兹带中的泛非期高级变质作用并不象前人认为的那样只发生在中低压麻粒岩相条件下,而是达到高压麻粒岩相,并具有近等温减压的顺时针P-T演化轨迹.格林维尔期变质先驱的普遍存在说明泛非期碰撞造山事件主要叠加在印度-南极陆块东缘的基底杂岩之上,所以其主缝合线的位置应该在现今普里兹带的东南方向,并可能向南极内陆延伸到甘布尔采夫冰下山脉.对不同类型岩石的精细定年揭示,普里兹带中泛非期造山作用过程从570Ma一直持续到490Ma,这与东非造山带的晚期碰撞阶段大致相吻合.因此,冈瓦纳超大陆的最后拼合可能是通过西冈瓦纳、印度-南极陆块和澳大利亚-南极陆块等三个陆块的近于同期碰撞来完成的.     

喜马拉雅早古生代岩浆事件:以吉隆和聂拉木眼球状片麻岩为例

喜马拉雅造山带中段的吉隆和聂拉木地区出露一套眼球状片麻岩,其矿物组成为石英、钾长石、斜长石、黑云母和少量的白云母。片麻岩中锆石发育典型的岩浆韵律环带,LA-ICP-MS锆石U-Pb测年显示,2件样品中岩浆锆石的加权平均年龄分别为(488.5±1.1)Ma,(475.1±0.7)Ma和(468.1±2.5)Ma,代表研究区早古生代早期的岩浆作用。现有的早古生代地质记录表明,喜马拉雅地体存在早古生代造山事件,这一事件可与青藏高原南部和东南部的拉萨、羌塘、保山和腾冲地体内同一时代的构造热事件对比,指示区域早古生代造山作用。早古生代早期的造山作用是冈瓦纳大陆聚合之后,原特提斯洋岩石圈沿冈瓦纳大陆北缘俯冲调整的安第斯型造山作用的产物,而非超大陆内部块体拼合过程中陆—陆碰撞为主要特征的泛非造山作用。     

Rodinia超大陆裂谷裂陷高潮与裂-坳转换:来自塔里木西北缘阿克苏地区碎屑锆石的制约

阿克苏地区位于塔里木地块西北缘,是研究Rodinia超大陆裂谷裂解过程的关键地区。在阿克苏地区裂谷序列中,发育有不整合面。通过对阿克苏地区巧恩布拉克组、尤尔美那克组和苏盖特布拉克组碎屑锆石的LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,对Rodinia超大陆裂谷期不整合面的形成时间、不整合面上下地层的物源变化以及不整合面的构造意义进行了讨论。碎屑锆石测年结果显示:尤尔美那克组于708 Ma后开始沉积,苏盖特布拉克组于577 Ma后开始沉积,被剥蚀的阿克苏群为尤尔美那克组和苏盖特布拉克组提供了局部物源。结合前人资料分析表明:(1)巧恩布拉克组与尤尔美那克组之间角度不整合面形成于717～708 Ma之间,苏盖特布拉克组与下伏地层间不整合面形成于580～577 Ma之间;(2)阿克苏地区724～717 Ma之间发生了一次幕式裂陷作用,这次幕式裂陷作用可能代表了Rodinia超大陆裂谷裂陷期的高潮;(3)苏盖特布拉克组与下伏地层间不整合面是Rodinia超大陆裂谷裂-坳转换界面,这个界面时限为580～577 Ma;(4)"雪球地球"事件显著地促进了不整合面形成时的剥蚀作用,巧恩布拉克组与尤尔美那克组之...     

喜马拉雅地体的泛非-早古生代造山事件年龄记录

喜马拉雅地体是55±10Ma以来印度陆块与欧亚大陆碰撞而形成的增生地体,位于其中的高喜马拉雅与特提斯-喜马拉雅构造单元的变质基底主要由角闪岩相的富铝变质沉积岩和花岗质片麻岩组成。对两类岩石中锆石的SHRIMPU-Pb测年结果表明,除了记录了20Ma以来的构造事件年龄外,主要保存了529-457Ma的变形和变质事件记录,另外还保存了更早期(>835Ma)的年龄信息。根据20Ma以来崛起的喜马拉雅挤出岩片中包含早期强烈褶皱和向南的斜向逆冲构造以及伴随的角闪岩相变质作用记录,结合岩石测年所获得的大量泛非-早古生代年龄和奥陶纪底砾岩的发现,说明曾位于南半球印度陆块北部的变质基底岩石经历过泛非-早古生代造山事件,同位素年代学数据表明:(1)原始喜马拉雅山是泛非-早古生代造山事件的产物;(2)印度陆块早-中元古代变质基底的再活化在原始喜马拉雅山形成中起重要的作用;(3)现在的喜马拉雅山是在泛非-早古生代造山事件基础上再造山的结果。     

深时古气候对未来气候变化的启示

当前人类活动引起大气中二氧化碳(CO_2)的浓度逐渐升高,地球气候可能将发生不可逆的变化,从目前的冰室气候进入温室气候状态。文中通过对现在地球气候系统与深时温室气候时期的大气CO_2浓度与气候变化临界点、温度与温度梯度、海平面变化与水循环、大洋水体氧化还原状态几个方面进行对比和分析,提出对地球在这种温室气候状态中的气候动力系统的认识亟待提高。尽管深时温室气候并不严格等同于未来地球的气候,但深时时期形成的地质记录为我们提供了全尺度洞察在温室气候状态下地球系统是如何运行的一个天然实验室。     

大陆边缘沉积盆地演化中的热水沉积成矿作用——兼论成矿作用的演化与突发性

目前多数地质学家认为,显生宙的地壳演化基本上应属现代板块运动体制,即威尔逊旋回。R·D·Nance等认为,显生宙久期旋回的周期大约为440Ma,每一周期完成一次裂谷—开张—闭合—形成新大陆或造山的过程。显生宙的第一个周期约始自700Ma,270—200Ma为泛大陆期。第二旋回始自200Ma,推测在今后100Ma将转入闭合期。J·H·Stewart对