西藏南部晚白垩世—古新世大洋红层的分布与时代

特提斯-喜马拉雅北沉积亚带沉积有一套大洋红色岩层,由东往西在羊卓雍错、江孜、萨迦、萨嘎、札达一带断续出露,并与宗卓组上部地层相关.这套海相红层,根据岩性特征和浮游有孔虫可以直接进行区域对比.其时代在江孜地区为Santonian晚期-Campanian中期,包括Dicarinella asymetrica, Globotruncanita elevata,Globotruncana ventricosa和Globotruncanita calcarata浮游有孔虫带;在萨迦地区限于Campanian期,鉴定有Globotruncanita elevata, Globotruncana ventricosa和G. linneiana等具时代意义的浮游有孔虫;在萨嘎-吉隆地区为Maastrichtian期,识别出Gansserina gansseri和Abthomphalus mayaroensis浮游有孔虫带;在札达地区为古新世早期,以Glibigerina eugubina-G. fringa化石带为代表.海相红层在西藏南部由东往西其时代逐渐变新,主要沉积时代分布在Santonian晚期-古新世早期.其总体时间跨度较大,大约长达20 Ma. 而事件在各个地点的延续时间有限,基本在3～8 Ma之内.根据对海相红层和沉积基质中浮游有孔虫的研究,该沉积带宗卓组的顶界时代已超出白垩纪,进入了古新世.

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。

北大西洋ODP1049C孔Aptian-Albian期高频旋回大洋红层的成因：矿物学证据

北大西洋ODP171B航次1049C孔Aptian-Albian期沉积以出现大洋红层与灰色、白色沉积物高频旋回为特征。为了探讨大洋红层的成因,本文进行了矿物学、地球化学、沉积学等方面的研究。漫反射光谱、磁化率和活性铁数据表明,赤铁矿、针铁矿的出现是导致样品由白色向红色转变的矿物学原因。棕色和橙色样品中出现赤铁矿和针铁矿的特征峰,FeR/FeT平均值分别为0.23和0.24,明显区别于其他颜色的样品。磁化率与红层成良好的正相关关系,说明铁氧化物矿物含量的变化是导致磁化率变化的原因。X射线衍射结果表明,不论颜色如何,样品中均含伊利石、高岭石、蒙脱石、绿泥石等粘土矿物,其分布与样品颜色没有直接关系,很可能反映当时物源区气候稳定。ODP1049C孔岩芯沉积物出现橙色、棕色、白色、灰色等颜色的高频变化,颜色过渡接触界线清晰,说明导致红色变化的赤铁矿和针铁矿是沉积期低温氧化的产物。棕色样品中CaCO3含量最低,推测红层所对应的氧化条件是由于较低的有机质堆积速率造成的。

现代大洋红色粘土与白垩纪大洋红层元素地球化学对比

现代大洋红色粘土形成于沉积速率和生产力都极低、相对氧化的深海环境(CCD界面之下),在元素地球化学上有以下特征:①主量元素中Fe主要为陆源输入,低度富集,但Fe3+/∑Fe值很高,主要以Fe3+为主;Mn主要以MnO2自生沉积,高度富集;Ca强烈亏损;②微量元素Co、Cr、Cu、Ni、V、Zn在红色粘土中基本为低度富集,个别富集程度异常高者,可能受到热液的影响;③红色粘土中Ce出现强烈的正异常,这是沉积速率极低的相对氧化条件下,Fe-Mn氧化物\氢氧化物吸附沉积所致;④红色粘土中有机碳含量极低,而且反映生产力状况的Si、P、Ba均表现为亏损-低富集,反映了极低的生产力。极低的沉积速率和生产力很可能在红色粘土的形成过程中起主导作用。白垩纪大洋红层元素地球化学特征与现代大洋红色粘土有很大的相似性,Fe主要以Fe3+为主,Mn富集;Co、Cr、Cu、V、Zn亏损-低度富集;有机碳含量极低,Si、P、Ba亏损-低度富集,但细节上两者又存在一些不同:大洋红层中Ca出现高富集,反映其沉积在CCD界面之上或附近;大洋红层中Mn主要为MnCO3,这是CCD界面附近或之上,MnO2随埋藏加深被还原所形成;Ce在红层中出现强烈负异常,说明底层水中Ce亏损,暗示了Ce亏损的氧化洋流。由于白垩纪大洋红层的沉积速率普遍高于现代大洋红色粘土,其形成主要受氧化的底层洋流控制。这种富氧洋流很可能是C/T缺氧事件后大气CO2降低、氧含量增加、全球变冷,使得海水溶解氧浓度相应增加所形成。

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。

阿尔卑斯—喀尔巴阡上白垩统大洋红层特征与对比

在前人研究的基础上,从时代、岩性、古生物、沉积速率、沉积环境等方面对阿尔卑斯—喀尔巴阡地区的上白垩统大洋红层进行了详细对比,发现研究区内上白垩统大洋红层最早出露于Cenomanian期,最晚可延续至古近纪,且在Campanian期出露最为广泛,其岩性以灰岩、泥灰岩和含泥灰岩为主,生物化石以浮游有孔虫为主,沉积速率较低且在各地不尽相似,在CCD面上、下均可以出现,沉积环境一般是大陆边缘盆地、斜坡和大洋盆地等远洋、半远洋环境。通过比较分析,为进一步深入研究上白垩统大洋红层提供较为全面的基础资料。

白垩纪大洋红层:特征、分布与成因

“白垩纪大洋红层”(CORB)这一认识自20世纪末正式提出后已经迅速成为白垩纪新的研究方向之一。根据西藏南部和意大利中部两个研究程度较高地区所获得的地层、岩石、矿物等实际资料和已有的研究成果,结合国内外CORB的研究现状,对全球CORB的特征及分布进行了总结和归纳,同时对大洋红层蕴涵的古海洋、古气候信息进行了详细分析。在此基础上提出,CORB是氧化条件下原地沉积的产物,导致该氧化条件出现的主要因素是底层水中高含量的溶解氧,而深层古洋流的发育很可能是产生溶解氧含量增加的主要原因。

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。

大洋红层与大洋富氧事件

大洋红层是指深水远洋、半远洋环境下,富氧条件下形成的一套以红色、紫红色为主的沉积物.最先由中国学者王成善、胡修棉等在研究西藏白垩纪床得组红层时提出,后来研究表明,与西藏床得组类似的白垩纪大洋红层广泛分布于世界各大洋和西特提斯的广大地区(土耳其、意大利、奥地利)[1],现已成为白垩纪研究领域的一个新的科学前沿.……

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。

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.……

西藏江孜地区田巴B剖面大洋红层主量元素特征及其古环境指示

田巴B剖面位于西藏江孜地区,剖面起点位置为28°43′53.930″E,89°56′29.487″N.整个剖面根据岩性可分成5层:底部为黄绿色页岩层,向上为紫红色页岩夹灰岩团块层、紫红色页岩夹薄层状硅质岩层(部分被覆盖)、杂色灰岩层(红色灰岩为主)和灰色硅质页岩层.横向上看,紫红色灰岩层和杂色灰岩层与床得剖面床得组为同一套沉积. ……

藏南白垩纪黑色页岩和大洋红层的活性铁埋藏记录及其古海洋意义

由于白垩纪黑色-红色沉积转变涉及温室气候条件下的全球变化和碳-氧循环等重要科学问题,因此已成为国际白垩纪研究领域新的重要方向[1].……

土耳其Sinop盆地晚白垩世大洋红层中的放射虫

在土耳其北部Sinop盆地Kayadibi剖面上发育了一套以红色灰岩及红色硅质岩为特征的,被称之为Kapanboˇgazi组的远洋或半远洋环境下的海相红色沉积。其中的硅质岩里产丰富且保存完好的放射虫化石。其放射虫组合以Crucella cachensis, Alievum superbum?, Patellula verteoensis, Patellula ecliptica, Dictyo mitra multicostata, Pseudodictyomitra pseudomacrocephala, Halesium triacanthum, Pessagnobrachia fabia nii, Pseudoaulophacus putahensis 和Paronaella communis 等属种同时出现为特征,可以与北美、西特提斯及俄罗斯等地建立的Alievum superbum 放射虫带对比,时代为土仑期。

沉积物中铁氧化物的定量方法及其在白垩纪大洋红层中的应用

赤铁矿和针铁矿是自然界中最稳定的两种铁氧化物，广泛存在于地球的各个圈层。很多沉积物的颜色都是由它们引起的，它们的形成和保存具有重要的环境指示意义。实验室中赤铁矿和针铁矿的表征和鉴定手段很多，但受其含量低、结晶差、颗粒细小难分离等因素的困扰以及某些测试方法自身的限制，能用于铁氧化物定量分析的方法很少。文中就常用的基于X射线衍射（XRD）和漫反射光谱（DRS）的铁氧化物定量方法进行了系统评价。在定性分析的基础上，采用基于XRD的K值法获得西藏床得剖面红色页岩中赤铁矿的含量为3．81％～8．11％，采用DRS与多元线性回归相结合的方法获得北大西洋ODPl049C孔12X岩芯段棕色层中赤铁矿和针铁矿的含量分别为0．13％～0．82％和0．22％～0．81％，橙色层中赤铁矿和针铁矿的含量分别为0．19％～0．46％和0．29％～0．67％。与其它分析结果的比较表明，这两种定量方法在白垩纪大洋红层中的应用是可行的。但在实际应用时，首先要通过XRD和DRS相结合来提高定性分析的准确性，然后通过综合分析铁氧化物的预判含量范围和结晶程度来选择合适的定量方法。

白垩纪大洋红层的致色机制及成因研究

为了查明白垩纪大洋红层的致色矿物及其赋存状态,并探讨白垩纪大洋红层可能的制约因素及成因模式,本文以中国西藏床得剖面红色页岩、意大利Vispi Quarry剖面红色灰岩以及北大西洋ODP1049C孔12X岩芯段Aptian-Albian期高频旋回红色泥灰岩为研究对象,对各剖面(或岩芯)中的红色和非红色样品分别进行了X射线衍射和漫反射光谱测试,同时对配制的含赤铁矿的标样进行了同样的测试。测试结果表明,无论是红色页岩、红色灰岩,还是红色泥灰岩,赤铁矿都是主要的致色矿物,其中西藏床得剖面红色页岩由结晶较好的碎屑状赤铁矿和结晶较差的细分散状的赤铁矿共同致色。在意大利Vispi Quarry剖面红色泥岩中,结晶程度相近的赤铁矿是唯一的致色铁氧化物,而在ODP1049C孔红色泥灰岩中,结晶差的赤铁矿和针铁矿的出现是泥灰岩呈红色的矿物学根源。赤铁矿的形成主要受铁的来源、沉积时的氧化还原条件以及成岩作用的影响,这些因素也成为制约红层形成的关键因素。本课题组在多年研究的基础上,结合前人研究成果进一步从矿物学的角度深化了大洋红层的成因模式。

新近纪深海大洋红层的分布分类及成因

新近纪大洋红层是一种在氧化条件下形成的红色-粉色-棕色海洋沉积物。白垩纪大洋红层研究成果众多,然而新近纪大洋红层研究缺乏系统的分析和总结。本文以新近纪大洋红层为研究对象,通过对全球大洋钻探井位资料的分析,发现39个钻井含有新近纪大洋红层。通过对不同大洋区域、不同钻井内93个红层离散样品的主量元素CaO,Al2O_(3)和SiO_(2)含量进行三元图投点分析,将新近纪大洋红层分为铝质和钙质大洋红层,其中绝大多数为铝质大洋红层。进一步分析了部分钻井中离散样品的磁化率变化、反射光谱一阶导数曲线、热退磁曲线和交变磁场退磁曲线变化,结果表明新近纪大洋红层的致色矿物以赤铁矿为主。12个钻井中新近纪大洋红层离散样品的低总有机碳含量和低CaCO_(3)含量指示较低的生物生产力,此外19个钻井中红层的沉积速率平均为4 mm/ka,而非红层的沉积速率平均为85.3 mm/ka,指示红层的沉积速率相对较低。总结和分析新近纪大洋红层的以上特征,本文认为较低的有机质堆积速率为铁氧化物(赤铁矿)的形成提供了有利的氧化条件,使得沉积物中的铁氧化物在成岩阶段得以保存,最终形成全球分布的新近纪大洋红层。

浅析海相沉积地层数据库的建立流程——以全球白垩纪大洋红层(CORB)综合数据库的建立为例

随着各种沉积地层资料大量积累,需要建立合适的地层综合数据库,以减轻繁重的手工操作及由于其人为性带来的误差。数据库中除了生物、年代地层对比信息资料外,沉积、地球化学信息也应纳入。以全球白垩纪大洋红层为例,介绍了运用GraphCor软件进行地层对比数据库建立的程序:建立剖面文件→建立化石分类单元库文件→建立目录文件→运行GraphCor软件,获得数据库和图示对比结果+沉积、地球化学信息+地层柱状图→综合数据库;讨论了有关对比标准参考剖面的选取、分类单元的始现和末现层位、数据库的更新及衔接等问题。

“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)

西班牙南部Subbetic中带Río Fardes剖面Turonian-Coniacian大洋红层(英文)

Río Fardes剖面位于西班牙南部Granada东北,构造上属于深水环境的Subbetic中带。该剖面主要由白垩纪Fardes组第Ⅱ段和第Ⅲ段(半)远洋沉积构成,并出现浊流沉积和混杂沉积。本次研究在Fardes组浊流层序内首次发现两段红色沉积。钙质超微化石表明红层的时间从Turonian早期(UC7 带)到Coniacian中期—晚期界线(UC10/?UC11带)。红层由mm级红色泥岩夹灰色、杂色、偶尔黑色泥岩和钙质泥岩组成。沉积学研究表明新发现的Turonian Coniacian远洋红色泥岩沉积形成于CCD面之下深水盆地环境,浊流和碎屑流沉积强烈地影响着(半)远洋环境的背景泥岩相,并成为红色沉积结束的原因。