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白垩纪大洋缺氧事件:研究进展与未来展望 总被引：5，自引：0，他引：5
白垩纪古海洋中分别在.Aptian-Albian、Cenomanian-Turonian和Coniacian-Santonian期间发生多次大洋缺氧事件(Oceanic Anoxic Events,OAEs),分别被称为OAE1、OAE2和OAE3,而OAE1又可以划分为OAE1a,1b,1c和1d四次,其中OAE1a和OAE2达到全球规模.白垩纪大洋缺氧事件一般对应海相碳酸盐岩的碳同位素正偏、海洋生物的快速更替和富有机质黑色页岩的大规模分布,指示了大范围的古环境、古气候变化.虽然历次大洋缺氧事件在成因上具有一定的差异,但是一般认为其与白垩纪时期海底大规模火成岩省的活动有关.大规模火成岩省活动将带来大气-海洋系统中CO2的上升,地表风化和水循环的加速,从而造成海洋中营养元素的过剩输入,引发海洋生产力的升高,诱发海洋中缺氧条件的发生.大洋缺氧条件下,由于碳-氧-硫-磷等元素之间的耦合循环关系,在大洋缺氧和海洋生产力之间形成快速的正反馈关系,有可能是白垩纪大洋缺氧事件得以达到全球规模的促进因素(如OAE1a和OAE2).不同时期的大洋缺氧事件对白垩纪大气-海洋系统的发展具有不同的意义:OAE1a标志着白垩纪中期极端温室气候的开始,OAE2前后是温室气候的高潮时期,而OAE3的发生则伴随白垩纪温室气候的减弱.由于历次大洋缺氧事件产生的大规模有机碳的埋藏,对大气-海洋系统产生了深刻的影响,其主要作用是导致大气海洋系统中CO2下降、O2上升,以及伴随而来的全球变冷和海洋氧化能力的增强.虽已历经30多年的研究,白垩纪大洋缺氧事件的前因和后果还未完全阐明,后续研究中将继续对重点的缺氧事件如OAE1(a,b,c,d)、OAE2和OAE3,开展多学科的研究,获取缺氧事件发生期间的古大气CO2浓度、海水温度、营养状况、生物种类及其海平面变化等方面的信息.大洋缺氧事件的陆相响应方面的研究也已经陆续开展,我国科学家可望在这方面有所作为. 相似文献
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白垩纪中期(约125～88Ma)海相富有机碳沉积广泛发育于全球各主要洋盆和沉降区,是许多大油田的重要烃源岩。文中从地球生物学的角度探讨了当时海相富有机碳沉积的地质背景和主控因素,认为在白垩纪中期全球事件频发的特殊背景下,保存条件(大洋缺氧)和生产力的提高共同控制了有机质的富集。大洋缺氧不但加快了海洋生物的灭绝和更替,使有机质大量堆积,而且促进了营养元素(P、N、Fe等)的再生和厌氧自养型海洋微生物(如蓝细菌、绿硫细菌和古菌类等)的极度繁盛,提高了生产力水平;而高的生产力又反过来加剧了海洋的缺氧。新的研究成果(Os同位素证据)表明,白垩纪大规模海底火山作用引发了持续的温室效应和海水循环的静滞、紊乱以及弱上升流发育,进而导致生产力的提高和大洋缺氧事件(OAE)的发生,最终造成有机质的广泛堆积和保存。 相似文献
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白垩纪世界与大洋红层 总被引：38，自引：2，他引：36
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。 相似文献
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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。 相似文献
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地球表层系统是由岩石圈、大气圈、水圈和生物圈相互耦合和变化组成的复杂巨系统。白垩纪是地球表层系统研究的典范,在地球表层各圈层发生了众多重大地质事件。晚白垩世巨大的地幔热异常引起海底扩张速度变快,导致大量海底高原和海山的形成;同时,冈瓦纳大陆裂解,南北大西洋贯通,新的大洋水道形成,可能造成大洋环流格局的大变化。洋壳体积的增加可能使白垩纪海平面比现在高出200~300 m,大规模海侵也在晚白垩世中期达到最大范围。在这个过程中,火山作用释放出来的营养物质和火山气体的反馈作用造成的大量陆地营养物质的流入共同促使大洋水体富营养化和普遍缺氧,造成“大洋缺氧事件”。CO2浓度的升高（为现今的4~10倍）是火山排气作用的直接结果,其“温室效应”也被认为可能是促成白垩纪大气和海水高温的重要原因（高于现在10 ℃）。大洋红层（CORB）是最新提出并被广泛接受的白垩纪重要地质事件,被定义为一套分布在从外陆棚到CCD面之下深水盆地的,在富氧、低生产力和贫营养条件下较低速沉积形成的品红-红色-棕色的细粒远洋沉积物。这些发生于地球表层各圈层的重大地质事件以能量循环的方式（具体表现为C、S、P、H、O等元素循环）相互耦合和变化共同支撑着地球表层系统的运转。但是科学界对这些重大地质事件的成因机制及其所引起的全球变化性质还没有形成一致意见,原因之一就是缺乏对陆相沉积记录的研究。陆相白垩系的广泛发育和“松辽盆地白垩系科学钻探”工程的顺利实施共同构成了中国在白垩纪地球表层系统研究上的地域和材料优势,结合中国在白垩纪地球表层系统重大地质事件研究中已经形成的学术优势,从地球系统科学的角度出发,通过多学科交叉研究将是解决以上问题的关键。 相似文献
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白垩纪典型的"温室"气候和海洋一直是地学界关注的焦点之一.与现今地球"冰室"状态相比,温室状态下的气候和海洋遵循着不同的运行模式.本文在近年来取得的大量同位素、古生物以及气候和海洋模拟实验数据的基础上,评述了白垩纪古气候和古海洋研究中取得的重要进展.化石氧同位素数据揭示白垩纪全球平均气温比现今高3～10℃,海洋纬向温度梯度仅0.15～0.3℃/1°,全球海洋结构和大洋环流可能与现今完全不同,大洋环流的驱动很可能是盐度变化而不是温度差异.白垩纪深水沉积显示出从早白垩世碳酸盐台地相、含黑色页岩夹层、黑色页岩和大洋红层大规模出现一直到晚白垩世整体以大洋红层为主的转变.对该沉积转变机制及其与古海洋、古气候关系的研究正是IGCP463/494的主要科学目标. 相似文献
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白垩纪被认为是地史时期地球系统研究的典型范例时期，曾发生若干重大地质事件，如大型火成岩省、超静磁期、大洋缺氧、大洋红层、海洋与陆地生物演替等事件。开展白垩纪全球变化研究，能为当今世界面临的全球变暖等问题提供有益借鉴，因而得到国际学术界的高度重视。 相似文献
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黑色页岩具有特殊的沉积学、古生物学和有机地球化学特征，主要表现在生物组合和丰度的变化、有机碳含量的增高与碳稳定同位素的偏移等方面。具有丰富有机质来源的高生产力表层水是黑色页岩中富有机碳沉积物形成与埋藏的先期条件。白垩纪中期黑色页岩在全球广泛分布，是Cenomanian/Turonian期界线事件的最重要标志。在西藏南部的C／T界线处，浮游有孔虫种一级的绝灭速率达34％，底栖有孔虫的绝灭速度达50％；有机碳含量偏高；δ^13C出现2.74‰的正向偏移；生物扰动几乎消失，微小钻孔黄铁矿化；有孔史房室充填有黄铁矿微球丛；诸多其他地球化学指标亦存在不同程度的异常，这些特征说明当时海洋不同深度水层处于不同强度的贫氧至缺氧状态，同时沉积的黑色页岩是缺氧环境中有机碳大量保存的结果。该现象发生的原因是白垩纪中期的海平面上升和气候变化的影响。西藏特提斯海古海洋条件的变化明显受全球和区域性海平面上升的影响，由此形成的白垩纪中期黑色页岩具有全球一致的特征。 相似文献
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海洋在第四纪全球气候和环境的变化中起着至关重要的作用。一方面，海洋沉积记录了大量第四纪古全球变化的信息，特别是可提供古全球变化中高分辨率的短期气候事件的记录；另一方面，无论是全球性大洋环流、生物和化学的变化，还是区域性西太平洋边缘海浅水陆架的出没，这些海洋事件都可能是许多第四纪古全球变化现象的原因之所在。因此，从海洋角度研究第四纪古全球变化，已成为当前古全球变化和国际古海洋学研究的重点。在这方面，深海钻探（ＤＳＤＰ）大洋钻探（ＯＤＰ）以及相关的海洋研究计划做出了巨大贡献。 相似文献
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G. Keller 《Australian Journal of Earth Sciences》2013,60(4-5):725-757
Large impacts are credited with the most devastating mass extinctions in Earth's history and the Cretaceous?–?Tertiary (K/T) boundary impact is the strongest and sole direct support for this view. A review of the five largest Phanerozoic mass extinctions provides no support that impacts with craters up to 180 km in diameter caused significant species extinctions. This includes the 170 km-diameter Chicxulub impact crater regarded as 0.3 million years older than the K/T mass extinction. A second, larger impact event may have been the ultimate cause of this mass extinction, as suggested by a global iridium anomaly at the K/T boundary, but no crater has been found to date. The current crater database suggests that multiple impacts, for example comet showers, were the norm, rather than the exception, during the Late Eocene, K/T transition, latest Triassic and the Devonian?–?Carboniferous transition, but did not cause significant species extinctions. Whether multiple impacts substantially contributed to greenhouse warming and associated environmental stresses is yet to be demonstrated. From the current database, it must be concluded that no known Phanerozoic impacts, including the Chicxulub impact (but excluding the K/T impact) caused mass extinctions or even significant species extinctions. The K/T mass extinction may have been caused by the coincidence of a very large impact (>?250 km) upon a highly stressed biotic environment as a result of volcanism. The consistent association of large magmatic provinces (large igneous provinces and continental flood-basalt provinces) with all but one (end-Ordovician) of the five major Phanerozoic mass extinctions suggests that volcanism played a major role. Faunal and geochemical evidence from the end-Permian, end-Devonian, end-Cretaceous and Triassic/Jurassic transition suggests that the biotic stress was due to a lethal combination of tectonically induced hydrothermal and volcanic processes, leading to eutrophication in the oceans, global warming, sea-level transgression and ocean anoxia. It must be concluded that major magmatic events and their long-term environmental consequences are major contributors, though not the sole causes of mass extinctions. Sudden mass extinctions, such as at the K/T boundary, may require the coincidence of major volcanism and a very large Impact. 相似文献
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On the ages of flood basalt events 总被引：2，自引：0，他引：2
We review available data constraining the extent, volume, age and duration of all major Phanerozoic continental flood basalts (CFB or traps) and oceanic plateaus (OP), together forming the group of large igneous provinces (LIP), going from the smallest Columbia flood basalts at ～16 Ma to the as yet ill-known remnants of a possible trap at ～360 Ma in eastern Siberia. The 16 traps (CFB and OP) reviewed form a rather unimodal distribution with an initial modal volume of the order of 2.5 Mkm3. Most provinces agree with a rather simple first order model in which volcanism may have lasted of the order of 10 Ma, often resulting in continental break-up, but where most of the volume was erupted in about 1 Ma or sometimes less. This makes CFBs/OPs (LIPs) major geodynamic events, with fluxes exceeding the total output of present day hot spots and even possibly exceeding over short times the entire crustal production of mid-ocean ridges. The proposed correlation between trap ages and the ages of several geological events, including mass extinctions and oceanic anoxia, is found to have improved steadily as more data have become available, to the point that the list of trap ages may coincide with many major divisions in the geological time scale. The four largest mass extinctions in the last 260 Ma coincide to the best resolution available with four traps, making a causal connection between the two through some form of catastrophic climatic perturbations the most likely hypothesis. The time sequence of LIPs appears to have been random and there is no robust evidence for long time trends in the corresponding crustal production rate over the last 260 Ma. 相似文献
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西藏南部中白垩世黑色页岩的碳氧同位素组成及大洋缺氧事件的讨论 总被引：7，自引：1，他引：6
本文对西藏南部中白垩世黑色页岩中的氧同位素组成特征和两次大洋缺氧事件的形成、发展过程作了较为详细的分析讨论。西藏南部中白垩世期内,在仲玛期及其稍后的沉积时期存在两次大洋缺氧事件,定两次缺氧事件在时间上可与国际上的Ｃｅｎ－Ｔｕｒ和Ｃｏｎ－Ｓａｎｔ时期的全球大洋缺氧事件相对应;该区这两闪大洋缺氧事件的形成、发展,是与当时全球特定的的生态环境和全球性的地壳构造运动、大规模的海侵、火山喷发等重大地质灾变事 相似文献
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白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化研究 总被引：12，自引：0，他引：12
国家重点基础研究发展计划（973）项目“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”，将以白垩纪与碳循环相关的重大地质事件和温室气候变化的关系为主线，以大洋缺氧事件—富氧作用转变过程和机制研究为突破口，进行海陆相整合研究，重点追溯东特提斯洋和我国大陆地球表层系统重大地质事件的记录，探讨这些事件与碳循环、快速气候变化的正/负反馈机制。项目将充分利用中国大陆发育完好的白垩纪海相、陆相地层及古生物记录，通过松辽盆地白垩系科学钻探全岩芯取样和多学科综合研究的途径，着眼于厘定反映地质事件和气候变化的层位及标志和时间格架，解决高分辨率海、陆相沉积事件的精确对比，分析地层记录中气候标志和古生物类群的地理分布，集中研究陆地和海洋环境对同一事件的响应机制，重溯白垩纪地球表层系统重大地质事件过程及成因，探究陆相烃源岩大规模形成、陆地生物群更替与温室气候变化和碳循环之间的正/负反馈关系和机制等科学问题，为预测全球长时间尺度上的气候变化趋势提供科学依据。 相似文献
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鲁西北西向断裂系晚中生代活动的几何学、运动学及年代学研究 总被引：3，自引：0，他引：3
鲁西隆起区发育有大量的北西向脆性断裂.依据野外断裂构造的几何学、运动学详细解析,认为北西向断裂系经历了早期的右行压剪、右行张剪,以及后期的左行压剪等不同性质的构造活动.由与北西向断裂活动相伴生的同期侵入岩体的 K-Ar测试结果分析,北西向断裂系在距今约160 Ma及距今130～110 Ma分别经历了右行压剪与右行张剪构造活动;通过分布在隆起区不同样品的磷灰石裂变径迹数据分析、冷却史反演,厘定鲁西地体在距今90～80 Ma存在一次区域性快速冷却构造事件,该构造事件与北西向断裂系的左行压剪构造活动相对应. 相似文献
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鲁西隆起区发育有大量的北西向脆性断裂。依据野外断裂构造的几何学、运动学详细解析认为,北西向断裂系经历了早期的右行压剪、右行张剪,以及后期的左行压剪等不同性质的构造活动。由与北西向断裂活动相伴生的同期侵入岩体的 K-Ar测试结果分析,北西向断裂系在距今约160 Ma及距今130~110 Ma分别经历了右行压剪与右行张剪构造活动;通过分布在隆起区不同样品的磷灰石裂变径迹数据分析、冷却史反演,厘定鲁西地体在距今90~80 Ma存在一次区域性快速冷却构造事件,该构造事件与北西向断裂系的左行压剪构造活动相对应。 相似文献
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Forster等依据与δ18O无关的TEX86值来推算古温度的方法,获得了中白垩世(阿尔布期—三冬期)的表层海水温度(SST)记录。中白垩世期间,南美Demerara海隆位于热带大西洋西部,从赛诺曼期SST逐步升高(达31℃—35℃),至赛诺曼期-土仑期界线附近,SST的最高值明显高过35℃;土仑期内出现两次变凉事件(降温约2℃—3℃),打断了中白垩世稳定变暖的趋势;康尼亚克期,SST逐步下降,至三冬期降到了最低值(约32℃—33℃)。这一研究结果表明,在地质时期内,尽管中白垩世代表了典型的温室气候,但仍然很不稳定。驱动气候变化的因素是综合的,主要受地轴与地球赤道间的夹角变化、太阳辐射程度,及地球深部物质和构造运动等因素的影响,其他孤立的事件则很难影响全球性气候变化。气候的变化影响着生物的演化,古气候是研究重大地质事件的重要参数,古生物为研究古气候的最主要的标志之一。 相似文献
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Sedimentary-exhalative (sedex) ore deposits were formed by discharge of metal-rich brines into ancient ocean basins. Chemical, isotopic, and geologic data from several Paleozoic sedex districts suggest that the brine discharges also supplied enormous quantities of radiogenic Sr and biolimiting nutrients to the oceans. Seven middle Paleozoic sedex events appear to coincide with short-duration positive excursions (“spikes”) in the global marine Sr-isotope record that are not explained by current oceanic models. These strong temporal correlations, combined with mass balance evidence and oceanographic modeling, suggest the flux of radiogenic Sr-rich sedex brines may have been sufficient to cause these prominent spikes. If these sedex hydrothermal events are recorded in the secular record, then the 87Sr/86Sr record may provide a unique tool for ore genesis studies and for assessing the mineral potential of sedimentary basins of different ages.The apex of these enigmatic 87Sr/86Sr spikes correlate with global δ13C and δ18O spikes, periods of global anoxia, deposition of metal-rich black shales, deposition of ironstones, climate change, metal-induced malformation (teratology) of marine organisms and significant mass extinctions. While the relationships among these phenomena remain poorly understood and diverse models for these events have been proposed, most invoke an increased flux of biolimiting nutrients resulting in ocean eutrophication. Evidence that the flux of key biolimiting nutrients and metals contained in sedex brines may have been equivalent to or surpass that of the total modern riverine flux to the ocean suggests that these sedex brine exhalations may have triggered global chemical and biological events. 相似文献