藏南贡嘎晚侏罗世—早白垩世海相地层地球化学特征与古海洋环境演化

西藏南部有出露良好的海相侏罗纪—白垩纪地层。本研究针对采自藏南贡嘎东拉剖面的样品进行了常量、微量和稀土元素分析,探讨晚侏罗世—早白垩世海洋沉积环境的演化。Fe_2O_3+MgO与TiO_2、Al_2O_3/SiO_2关系判别图显示,从晚侏罗世维美组到早白垩世桑秀组,研究区经历了从大陆岛弧到大洋岛弧的构造演化。Mn、Fe、V、Co、Ni、REE等指标元素,和U/Th、V/Cr、Sr/Ba、Lan/Ybn、V/(V+Ni)等比值结合显示:沉积条件也从维美组浅海富氧、低盐、高沉积速率的环境演化为早白垩世桑秀组深海、水体分层、盐度升高、沉积速率降低,具有明显深海沉积特征的环境。地化数据分析结果总体上与岩性成因分析相一致,即维美组砂岩所指示的浅海相沉积,桑秀组从下部的粉砂岩到上部钙质泥岩,经历了水体由浅到深的变化过程。

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。