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西太平洋富钴结壳生物地层及其生长对新生代海洋演化的响应

张静  
【摘要】:富钴结壳由于其巨大的潜在经济价值及广阔的综合利用前景,加上其商业开采时间可能早于多金属结核,而成为新一轮“蓝色圈地”的重点。本次工作对采自西北太平洋麦哲伦海山区的富钴结壳MHD56和M17D-1A进行研究,两块结壳都具有典型的三层构造。对MHD56结壳采取了钙质超微化石地层学研究,发现了大量化石,共鉴别出20属41种,划分出了古新世至更新世的6个化石组合带,由下至上为:Neocrepidolithus fossus-Discoaster megastypus;Zygodiscus sigmoides—Cyclicargolithus luminis;Reticulofenestra umbilica—Cyclicargolithus marismontium;Discoaster calculosus—Helicosphaera ampliaperta;Sphenolithus moriformis—S.neoabies;Sphenolithus neoabies—Umbellosphaera tenuis组合带。化石组合面貌显示,该结壳从下至上包括从古新世至晚上更新世的沉积序列。按目前所推测的年代方案,该结壳最底层的年龄为古近纪古新世(56.3~59.8Ma),其项部为新近纪更新世(0.5Ma)以来的沉积。在Ⅰ层和Ⅱ层之间存在一个大的沉积间断,在Ⅱ层内包含一个小的沉积间断。深海沉积间断可能是由于强烈的底层水侵蚀作用或溶蚀作用造成的,也可能是由海洋表层生产力的迅速下降引起的无沉积作用导致的,但因局部环境的差异仍会出现生长间断的拉长和缩短。MHD56最底层结壳的生长速率变化于0.8~3.7mm/Ma;中层结壳的生长速率变化于0.8~3.7mm/Ma。而M17D-1A中钙质超微化石含量甚微,化石保存不好,因此采用了Co成分法进行定年。M17D-1A结壳的下、中及上分层结壳的生长年代分别于古近纪晚渐新世(24~30Ma)、晚渐新世(24Ma)至新近纪上新世(1.4Ma)及近代的第四纪期间生长(<1.4Ma);下层生长速率变化于0.8~3.7mm/Ma;中层结壳的生长速率变化于2.5~5.2mm/Ma。两块结壳的生长速率均落在目前公认的结壳生长速率(1~10mm/Ma)范围内。两块富钴结壳的初始生长时间与太平洋变冷、碳酸盐溶解速率增加、底层流活动增强,火山活动频繁发生的古海洋学事件发生的时间是十分吻合的,说明结壳的开始生长与古海洋环境和地质事件密切相关。渐新世/中新世(O/M)期间古气候的“骤变”及发生的磷酸盐化作用是导致西太平洋三层构造结壳中,下、中层发生构造和色泽变化的主要原因。


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