南海西北陆缘新型多金属结核的发现及意义

近年南海西北陆缘西沙东北海域发现大型多金属结核,尽管其外观与大洋结核别无二致,具有个体大、外部形态规整、层状结构清晰的特点,但其地球化学组成与大洋多金属结核存在明显差别:TMn/TFe的比值小,仅为0.73,富Fe、Si、Al、稀土元素而贫Mn、Cu、Co、Ni。Be同位素质谱法测年和钙质超微生物地层学方法研究表明,结核生长速度达7.41～15.38 mm/Ma,远大于大洋多金属结核的平均生长速率和以前发现于南海北部的多金属结核。依据其综合特征,初步认定其为边缘海区域赋存的一种新型多金属结核。该类型结核所蕴含丰富的边缘海区域古海洋、古气候、古环境信息,有助于探讨新生代末期青藏高原隆升、东亚季风加强、北半球冰期发生等重大地质事件所引起的区域沉积响应。     

地球圈层之间相互作用对白垩纪大洋缺氧与富氧过程的制约

白垩纪诸多地质事件中,以黑色页岩为特征的大洋缺氧事件和以红层为特征的大洋富氧环境尤其引人关注。本文探讨了白垩纪大洋从缺氧到富氧转化的过程与机制,认为上述沉积事件是地球圈层之间相互作用的结果。白垩纪岩石圈剧烈的岩浆活动,是缺氧、富氧事件发生的源动力,水圈、大气圈、生物圈的共同作用是沉积事件发生的结果。具体过程为:白垩纪大规模的火山喷发,改变了海陆面积的对比,并引起地球内部大量热能释放和大气中CO_2气体浓度的升高,最终导致大气温度的升高。海水温度的升高和CO_2浓度的增加导致海洋环境中溶解O_2的降低,缺氧事件随之而产生。同时,海底岩浆喷发在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩石,通过海底风化和热液活动,铁元素从岩石圈进入水圈。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的大规模繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO_2,并且产生等量的O_2。随着海水中O_2浓度的不断升高,以富含Fe3+的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。藏南和深海钻探、大洋钻探典型剖面的数据证实大洋缺氧和富氧发生的韵律性,即缺氧事件之后往往伴随富氧环境的出现。研究认为,白垩纪大洋缺氧和富氧事件是同一原因导致的不同结果,地球圈层相互作用是其根本制约因素。由岩浆活动引起的缺氧事件和同样由其造成的富氧环境,其机制存在明显的差异,前者以物理、化学过程为主,后者除此之外还演绎了更为复杂的生物-海洋地球化学过程。     

藏南江孜地区早白垩世甲不拉组钙质超微化石的特征及其地层意义

藏南江孜一带的侏罗纪—白垩纪海相地层被划分为维美组和甲不拉组。通过偏光显微镜和扫描电镜观察和分析,发现甲不拉组黑色页岩中含有保存较为完好的钙质超微化石。研究区的生物丰度和分异度偏低,经鉴定以椭圆球石科(Ellipsagelosphaeraceae)生物群为主,数量相对丰富,但属种比较单调。超微化石指示甲不拉组为早白垩世沉积的产物。结合菊石和双壳类化石,认为甲不拉组地层时代属于早白垩世贝利阿斯期至凡兰吟期 (Berriasian-Valanginian)。这一发现标志着西藏特提斯东部早白垩世地层中钙质超微化石的存在。甲不拉组早白垩世钙质超微化石的发现,为该地区海相地层的时代划分、对比提供了新的资料,也为寻找海相侏罗纪—白垩纪地层界线指示了目标。     

现代大洋铁盐投放实验对古海洋学研究的启示:白垩纪大洋红层产生的背景与机制

白垩纪大洋红层代表典型的深水富氧沉积环境,笔者从现代海洋铁盐投放实验入手,探讨了大洋红层的产生机制,论述了铁元素在白垩纪大洋富氧环境发生过程中的作用。白垩纪剧烈的岩浆活动在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩石,在与海水发生反应时,岩石中的铁元素进入海水中。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的爆发性繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO2,并且产生巨量的O2。伴随海水中溶解O2浓度的不断升高,以富含Fe3+的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。中、晚白垩世大洋红层的产生是一个与火山活动密切相关、同时又涉及沉积学及生物—海洋地球化学作用的复杂过程。     

松辽盆地海侵事件——松科1井钙质超微化石新证据

松辽盆地作为中国最大的陆相含油气盆地,是否发生过海水侵入一直存在争议,化石能为该科学问题提供直接解释。在松科1井嫩江组一、二段发现了少量的钙质超微化石,初步鉴定出Calculites obscurus,Calculites ovalis,Quadrum sp.,Micula sp.等属种。上述钙质超微化石广泛分布于晚白垩世海相地层中,通过与国际标准海相化石的对比,将嫩江组一段中、下部的时代限定为Turonian晚期—Maastrichtian期。松辽盆地嫩江组一、二段下部的钙质超微化石保存总体一般,有一定的多样性,具有海相钙质超微化石的特征。松科1井钙质超微化石的分布、古生态及其与有孔虫化石的对应关系表明,松辽盆地嫩江组一段中-下部、二段下部沉积期湖泊水域广阔,全球海平面较高,间歇性的海水侵入事件导致西北太平洋中的钙质超微浮游生物和有孔虫等海洋生物被带入松辽盆地。     

唐山滨海湿地沉积物重金属污染评价

通过对唐山滨海湿地表层沉积物采样,采用3种不同的方法,评价了不同采样点重金属元素Pb、Cr、Zn、Cu、Cd、As、Hg污染水平,并进行级别的划分;分析了不同重金属元素富集的影响因素,为判别其沉积物来源提供依据;通过潜在生态危害评价方法评价重金属对该区域生物的影响,以期为渤海湾重金属防治提供参考资料。结果表明,渤海湾唐山滨海湿地表层沉积物中各重金属的污染程度从大到小依次为:Pb> Cr> Zn> Cu> Cd> As> Hg;主要污染指示为Zn、Cr和Pb等元素;其表层沉积物As、Cd、Hg、Pb、Cu、Cr、Zn存在低等潜在危害程度;重金属元素对生态城生物为负面效应且偶尔发生,其中As元素的潜在危害最强。     

特提斯-喜马拉雅北带侏罗纪——白垩纪界线层序地层分析

侏罗纪、白垩纪是特提斯-喜马拉雅海区演化过程中的一个极其重要的阶段,其沉积物蕴涵着新特提斯早期演变的丰富信息。通过实测浪卡子县多久乡卡东晚侏罗世—早白垩世地层剖面,结合前人的研究成果,在对剖面进行层序地层分析的基础上,识别出4个三级层序。特提斯-喜马拉雅海区晚侏罗世层序地层总体上表现为海退的进积序列,反映了特提斯-喜马拉雅海区持续收缩和海平面下降的过程;早白垩世层序地层总体表现为海进的退积序列,反映了特提斯洋壳的扩张阶段。早白垩世桑秀组可以分为2个层序,第一个层序为Ⅰ型层序,镜下观察表明,早白垩世桑秀组底部的砂岩为近源沉积,属滨浅海相沉积,为低水位体系域,颗粒的定向性指示该区后期受到强烈的挤压作用;中部为次深海沉积,为海侵和高水位体系域;第二个层序为Ⅱ型层序,发育陆棚边缘体系域、海侵体系域和高位体系域,由陆棚、火山陆隆和浊流沉积组成。甲不拉组的砾岩属于新层序的开始,为低水位体系域。该剖面海平面相对变化曲线与同期全球海平面相对变化曲线基本一致。该区层序形成的控制因素包括构造沉降-火山活动、海平面相对变化和沉积物供应。结合锆石SHR IM P年代学研究可以确定侏罗纪/白垩纪的界线位于前人认为的维美组上部砂岩之底。     

白垩纪黑色页岩与大洋红层:缺氧到富氧的过程与机制

白垩纪是地球历史中一个重要的阶段,期间发生了以黑色页岩为特征的缺氧事件和以大洋红层为特征的富氧环境等许多重大地质事件,从白垩纪大洋缺氧到富氧转化的过程与机制,提出上述两个典型事件是同一原因形成的两个不同结果。一方面,白垩纪大规模的岩浆活动,引起大气中CO2气体浓度的升高和地球内部大量热能释放,并且改变了海陆面积的对比,最终导致大气温度的升高。海水温度的升高和CO2浓度的增加导致海洋环境中溶解O2的降低,缺氧事件随之而产生。另一方面,剧烈的岩浆活动在海底产生大量的富含铁元素的基性和超基性岩,在与海水发生反应时,岩石中的铁元素进入海水中。海水中的铁元素是海洋浮游植物宝贵的营养盐类,其含量的增加可激发浮游植物的大规模繁盛,而这一生命过程可以吸收海水中大量的CO2,并且产生等量的O2。随着海水中O2浓度的不断升高,以富含Fe3 的红色沉积物为特征的海洋富氧环境出现。然而,由岩浆活动引起的缺氧事件和同样由其造成的富氧环境,其机制存在明显的差异,前者以物理、化学过程为主,后者除此之外还演绎了更为复杂的生物—海洋地球化学过程。     

雅鲁藏布结合带中段混杂岩带内玄武岩的地球化学特征

将雅鲁藏布结合带中段混杂岩内的玄武岩分为北带玄武岩和南带玄武岩。北带白垩纪玄武岩的SiO2含量多为44.86%～50.96%,TiO2均在3%以上,Na2O+K2O为3.78%～6.10%,Na2O>K2O;南带中晚三叠世玄武岩的SiO2含量为46.94%～49.58%,TiO2为1.17%～2.04%,Na2O+K2O为3.79%～7.15%,Na2O>K2O。北带玄武岩属碱性玄武岩系列,南带玄武岩属拉斑玄武岩系列;北带玄武岩富集Rb、Th、Ta、Nb,与洋岛碱性玄武岩稀土曲线一致;南带玄武岩除Y、Yb、Sc、Cr外,其他均富集,显示与大洋拉斑玄武岩曲线一致。构造背景判别和分析显示,北带碱性玄武岩形成于大洋板内洋岛环境,南带拉斑玄武岩形成于洋盆海山环境。     

西藏江孜-浪卡子一带的侏罗-白垩纪界线地层

侏罗系/白垩系界线是显生宙所有系级界线中存在问题最多的一个。西藏南部出露有良好的侏罗-白垩纪地层,本次工作在喜马拉雅地层区的康马隆子地层分区开展了海相侏罗系/白垩系的界线研究。江孜地区的界线地层被划分为维美组和甲不拉组;浪卡子地区的甲不拉组之下发育一套含大量火山岩层的火山－沉积地层,被称为桑秀组。该地层分区的地层系统由下至上为：维美组浅灰色厚层状粗-细粒石英砂岩;桑秀组黑色页岩、安山岩和玄武岩;以及甲不拉组黑色页岩、硅质泥页岩夹砂岩和砂质灰岩。维美组中含化石稀少,仅在江孜地区发现零星菊石Haplophylloceras、Himalayites等。桑秀组下部页岩和粉砂岩中找到少量菊石化石,属于Spiticeras、Berriasella、Haplophylloceras的一些种,和富集成层的双壳类Inoceramus everesti等。江孜甲不拉组下部化石丰富,划分为Spiticeras-Berriasella下组合和Himalayaites-Haplophylloceras上组合。本研究区的生物地层可与聂拉木地区的菊石化石组合对比。通过生物地层学对比,江孜-浪卡子地区的维美组时代为晚侏罗世Tithonian期,江孜地区甲不拉组下部和浪卡子地区的桑秀组均属于下白垩统。桑秀组下部的页岩段与江孜甲不拉组的最下部地层相当,上部火山岩的同位素年龄为133 Ma。据此,桑秀组的时代为Berriasian至Hauterivian期,侏罗系/白垩系的界线位于该组之底,以Virgatosphinctes、Aulocosphinctes的消失和Spiticeras的出现为标志。侏罗纪末期西藏特提斯海区普遍形成大规模海退,表现为维美组和门卡墩组顶部砂岩的同期沉积。