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西藏南部晚白垩世大洋氧含量变化的生物特征

司家亮  
【摘要】:特提斯洋的形成与演化一直是地学界长期讨论的焦点。白垩纪是地质历史中一个极其特殊的时期,其全球性海平面变化、全球性分布的富有机质的黑色页岩、全球性火山作用以及与之相关的极端温室气候、碳旋回等地学现象一直是近几十年地学界关注的热点。溶解氧的研究对于理解生命演化具有重要意义,同时,大洋溶解氧含量也是决定大洋缺氧事件的根本因素,从而决定了黑色页岩这一重要海相烃源岩层的形成。由此开展溶解氧与生物演化内在联系的研究就具有了重要的理论和现实意义。本文选择西藏南部白垩系为研究对象,对这一联系进行了针对性的研究。 有孔虫和钙质超微类生物演化迅速,许多属种呈全球分布,再加上个体微小和数量巨大,从而成为侏罗纪以来进行海相地层划分对比和海洋学研究的最重要化石门类。生产力的变化对于理解环境变迁有重要的作用,浮游有孔虫和钙质超微生物是海洋中最重要的初级生产者之一,主要生长在上部透光带,是表层海水生产力的主要贡献者。所以,深海沉积物中的微体化石记录可以作为古海洋表层海水生产力的一个重要替代性标志,进而对于古海洋环境起到一定程度的指示作用。 我国西藏南部在已证实的白垩纪大洋缺氧事件形成的黑色页岩基础上,又进一步发现了位于其上的大洋富氧事件产物-大洋红层。由于地层的连续和生物化石研究的深入,已经具备了探讨当时海洋溶解氧变化与生物演化特征的条件。本文以“西藏南部晚白垩世大洋氧含量变化的生物特征”为题,在研究区已有的地层学研究基础上,对西藏南部晚白垩世生物(包括浮游和底栖有孔虫以及钙质超微化石)进行了分类统计,初步恢复了生物演化的规律。基于统计结果得出了有孔虫和钙质超微化石的各种生物指标,对研究区晚白垩世大洋溶解氧与生物特征之间的关联性进行针对性的分析,初步探讨了研究区生物演化阶段性与大洋溶解氧含量变化的关系,并将研究结果与研究区地球化学成果进行了对比解释。 本论文主要得出了以下几点认识: 1)由西藏南部晚白垩世的岗巴宗山剖面和江孜床得剖面可以识别出三套岩层:黑层段,灰层段和红层段。研究区黑层段时代属于Cenomanian-Turonian 期;灰层段属于Turonian-Santonian 期,红层段属于Santonian-Campanian 期。三套岩层表现出不同的生物特征,并指示出当时海水的不同性质。 2)黑层段是大洋缺氧造成的结果,生物大量灭绝,深层水具旋脊有孔虫的所遭受的危机反映出当时海洋深层水体严重缺氧的特征;灰层段中生物的恢复反映出海洋环境自缺氧事件之后的逐步改善过程,与黑层段反映的C/T 界线处生物绝灭反映的环境突变不同,灰层段生物特征的渐变指示出当时海洋溶解氧环境的恢复也是一个逐步的过程;红层段属于富氧沉积的产物,特征是有孔虫生物的极度繁盛,反映的是一种高氧化性的海洋环境。 3)有孔虫作为古海洋研究中最常用的生物指标,在本文研究中显示了良好的环境指示性。与有孔虫相比,钙质超微化石的形成虽因为颗石藻多生存于海洋表层而且个体微小,在沉积形成化石过程中受到众多因素的影响而未能对大洋水体溶解氧变化做出精确响应,但在总体演化趋势上还是和有孔虫表现出了一致性。 4)将研究区地球化学资料与生物特征对比研究的结果显示,藏南晚白垩世沉积地层研究中生物特征与地球化学特征有着很好的一致性,共同反映出当时海洋环境从缺氧-缓慢恢复-富氧-回归正常的演化过程。


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