白垩纪大洋红层(CORB)及其所代表的深水大洋氧化作用自提出以来一直广受关注,现已上升为白垩纪研究新的热点问题之一。对于全球性海洋事件而言,CORB的时空分布与演化规律是认识白垩纪古海洋演化的基础。目前,CORB时空演化研究主要集中于特提斯域,对其它地区的CORB分布状况还存在较大范围的盲区。同时CORB所代表的氧化程度究竟如何,仍然需要作进一步深入研究。因此,本文通过对CORB大洋钻探岩芯以及陆地露头资料进行综合整理,概括了CORB的时空分布及其在不同区域之间的共性与差异。并以西藏南部江孜盆地为例,分析了CORB在东特提斯地区的时代、岩性与沉积环境。结合地球化学手段,研究CORB所代表的氧化程度,重建白垩纪东特提斯深水大洋长周期演化特征。 CORB在大洋钻探岩芯中的颜色以棕色为主,包括棕色,红棕色,黄棕色及浅棕色等,偶见红色、浅红色、黄色或橙色等,且常混有灰色或绿色夹层。岩性主要为(半)远洋粘土、软泥和白垩,亦见有泥岩、灰岩、页岩和白云岩等,偶见火山碎屑沉积物夹层。而在陆地露头中,CORB主要为浅红色、红色或紫红色灰岩和页岩。CORB的沉积古水深一般为半深海至深海,即200 m以下直至数千米,主要沉积环境为斜坡和深水洋盆,也可沉积于水深较浅的陆棚地区,CCD面之下或之上均可。沉积速率通常在几至10 mm/kyr之间,而在有浊积岩夹层存在时,沉积速率可高达30 mm/kyr。CORB的形成可能部分由于低沉积速率所致。 CORB最广泛出露的时代是晚白垩世,从陆地露头来看,集中分布于Turonian早期-Santonian期,在大洋钻探岩芯中,以Campanian早期-Maastrichtian期为最广泛分布。CORB演化可划分为三个阶段,逐步由零星分布演化为区域性分布,最终达到全球分布,其启动时间分别是早Aptian晚期、Turonian早期和Campanian早期,分别紧随白垩纪大洋缺氧事件OAEla,OAE2和OAE3。因此推断大洋缺氧事件可能为CORB沉积的重要诱因。结合古地理演化格局,晚白垩世时期,原环非洲海道打开形成南大西洋和印度洋,各大洋之间的联通性增强,本文认为,这一古地理条件促进了CORB的全球性分布。 通过对江孜盆地CORB的区域对比,认为CORB在江孜地区的时代主要为Campanian期,其中南部可能略早于北部,整个盆地CORB的初始沉积具穿时性。岩性主要由红色页岩和浊积泥灰岩薄层以及杂色滑塌/滑动成因灰岩组成。稀少的底栖有孔虫种类指示其沉积古水深为半深海至深海,钙质含量较低表明其沉积于CCD面与碳酸盐溶跃面之间或紧邻CCD面之下。江孜盆地CORB的岩相组合主要为页岩与泥灰岩夹层、滑塌或滑动成因灰岩以及颗粒支撑砾岩组成。碳酸盐岩有八种微相类型:微晶灰岩、含有孔虫微晶灰岩、含有孔虫及内碎屑微晶灰岩、有孔虫微晶灰岩、微晶有孔虫灰岩、微晶内碎屑灰岩、有孔虫颗粒灰岩以及角砾岩。其主要可与标准微相3对应,即浮游生物微晶灰岩,据此推断本区CORB的沉积环境为斜坡坡脚裙的外裙至盆地环境。 江孜地区海相白垩系从黑层至红层的地球化学特征,揭示了黑-红转变过程中东特提斯地区深水大洋的演化特征:黑层代表底层水和表层松散沉积物孔隙水均为缺氧状态,对应于暖湿的古气候条件。白层沉积时期大洋底层水为次氧化-氧化状态,而松散沉积物中的孔隙水主要为缺氧状态,对应暖湿与干冷交替的古气候状况,风成作用加强。红层沉积时期,底层水和沉积物孔隙水主要为氧化状态,然而在松散沉积物底部可能保有还原水膜,古气候趋于干冷,风成作用进一步加强。根据江孜地区白垩纪古海洋学演化特征,认为红层代表的氧化程度明显高于传统意义上的氧化沉积——白层,因此有必要红层代表的大洋底层水状态从氧化的大洋中区别出来,建议将其将命名为过氧化状态(hyperoxic)。 本文最后部分,研究了沉积物色度对同位素事件的响应,认为红绿色度a*值与δ13C事件有着良好的--对应关系,δ13C正偏事件常对应于a*值的负偏,即沉积物颜色偏绿,反之δ13C负偏事件常对应于a*值的正偏,颜色偏红。因此本文认为沉积物色度不仅对于CaCO3和TOC含量,铁矿物类型等古海洋指标有很好的指示作用,对于地球系统的碳循环也有很好的响应。由于CORB常沉积于CCD面之下,难以获得高分辨率δ13C记录,因此利用其色度值进行区域对比,不失为一种可行的途径。这一方法仍处于尝试阶段,还需要更多的事例的验证。
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