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

【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。