【摘要】：晚三叠世早期的卡尼期中期(-230 Ma)见证了一次地球气候-海洋-生物系统的全球性中断事件,其被称为“三叠纪最特殊的气候变化事件”,并且由于不同地域该事件的表现各异,被赋予了多个名称,包括北欧地区的‘'Carnian Pluvial Event"、德国盆地的"Camian Wet Intermezzo"、奥地利阿尔卑斯山脉的‘'Reingraben turnover"以及意大利白云岩序列的"RaiblEvent”,本文将其统一称为“中卡尼事件”。该事件最初发现于德国-阿尔卑斯山地区,在德国盆地主要表现为干旱的Keuper组被河流相到盐水相砂岩沉积打断：而在阿尔卑斯山地区的表现为早卡尼期进积珊瑚礁沉积的终止,并伴有碳同位素的负偏。德国盆地的"Carnian Wet Intermezzo"的河流相砂岩层通过叶肢介和大孢子群落,对比到海相地层中Austrotrachyceras austriacum菊石带的上部,即Julian亚阶的上部；其结束时间则与Julian和Tuvalian亚阶界线对应。前人推测,中卡尼事件的驱动因素可能与发生在～230 Ma的Wrangellia大火山岩省的大规模火山爆发有关系,但是由于晚三叠世生物带年龄模式以及Wrangellia火山省地层年代的不确定性,该事件的发生原因还存在着很大争议。目前,晚三叠世仍缺乏高精度的时间标尺。实际上,卡尼期的持续时间从8.5 myr至16 myr不等,这取决于选择"long-Tuvalian"还是"short-Tuvalian"两种不同的年代模型或者其他因素。北美东部的Newark盆地的湖相旋回性沉积序列,记录了偏心率和岁差天文周期驱动的季风降雨的季节性强度变化,通过磁性地层和旋回地层的综合研究,建立了20多百万年的连续的天文校准的磁极性年代标尺。然而,Newark磁极性标尺与建立在晚三叠世菊石带(或牙形石带)海相野外露头的磁性地层之间的对比还存在着多解性。这种多解性的对比是因为这些野外露头的磁性地层缺少旋回地层的约束,而Newark陆相沉积序列缺少与海相地层可对比的生物化石。晚三叠世高分辨率年代标尺以及天文校准的生物-磁性地层的综合地质年代标尺的缺失,阻碍了我们估算中卡尼事件在不同盆地发生及其发展的持续时间,也使得我们很难检验该事件在全球范围内的同时性和可能的触发因素。三叠纪期间,华南板块东接超大太平洋(Panthalassa),西部和南部分别为古特提斯海和中特提斯海。该时期华南板块逐渐向北漂移,到晚三叠世位于大约北纬30°。中三叠之后,华南板块与以北的华北板块以及西部和南部的印支板块和Siamo板块发生碰撞并连接。华南的扬子台地被认为是地球上最大的浅水沉积地区之一,其覆盖了现今的贵州省以及部分邻近省份,包括四川省、广西省、云南省和湖南省。扬子台地的浅水碳酸盐沉积从晚元古代一直持续到中三叠纪。而在晚三叠世的卡尼期,扬子台地以及很多其他的三叠纪碳酸盐台地沉积突然终止；但是与意大利白云岩沉积地区和阿尔卑斯山地区的表现有所不同,扬子台地的碳酸盐沉积自此再未恢复,其上覆Norian阶沉积主要表现为辫状河流相并伴有多次海侵形成海滨沼泽。前扬子台地边缘的厚层沉积序列记录了卡尼期富碳酸盐相(竹杆坡组等相应岩层)到富碎屑相(小凹组等相应岩层)的转变,标志着碳酸盐台地消亡的最后阶段。本研究选取了扬子台地南缘的贵州省两个代表性剖面(瓦窑剖面和赖石科剖面)以及西缘四川省的一个典型剖面(汉旺剖面)进行古地磁样品采集。除此之外,还获取了前人研究过的另一个瓦窑剖面的详细的磁性地层资料；并全部测试了自然伽马曲线进行天文旋回分析,旨在利用天文旋回理论和磁性地层学建立研究地区的天文校准的磁极性年代标尺。具体的目标可分为三个方面：(1)建立一个综合磁性地层学、生物地层学和旋回地层学的综合年代标尺,以验证扬子台地浅水碳酸盐的消亡在其南缘(贵州省)与西北缘(四川省)是否同时发生；(2)与欧洲富含化石的基于多个海相野外露头剖面的磁性地层对比,探讨以大量碎屑岩相取代之前的碳酸盐相沉积的扬子台地消亡是否发生于Julian末期,从而验证该区域事件是否与‘'Carnian Wet Intermezzo"或"Carnian Pluvial Event"具有同期性：(3)根据本文中建立的天文校准的磁极性年代标尺,计算华南地区中卡尼期主要极性带的持续时间,讨论其与Newark磁极性年代标尺是否存在可对比性,从而为整个晚三叠世的年代标尺提供可能的参考标准。贵州的三个剖面的旋回分析结果,存在着稳定的～34m、9m和1.8 m的沉积旋回,三者的比例(约为20：5：1)与米兰科维奇旋回中的长偏心率周期(405kyr)、短偏心率周期(100kyr)以及岁差周期(20 kyr)具有非常好的一致性。同时,各研究剖面的磁性地层与相应的旋回性及自然伽马的变化特征相一致,从而获得华南地区天文校准的磁极性年代标尺,并计算出瓦窑综合剖面的持续时间为～2.4myr；其主要特征表现为长约1.3 myr的反极性带。这一长反极性带很可能对应到上Julian亚阶中以反极性为主的极性带,其覆盖了菊石带Trachyceras aonoides的上半部分至Austrotrachyceras austriacum的下半部分。这一磁性地层的对比暗示了扬子台地的消亡与欧洲被称为"Carnian Wet Intermezzo "或"Carnian Pluvial Event"以及意大利白云岩序列暂时中断的中卡尼事件很有可能具有同期性：同时,本研究中建立的天文校准的磁极性年代标尺支持晚三叠世的"Short-Tuvalian(即Long-Norian)"的年代模式,这种选择指示了北美东部的Newark组天文校准的磁极性带的底界要晚于Julian亚阶的底。这一初步研究结果还有待于进一步的深入研究,因此本人计划在博士期间继续该课题的研究,研究区域将扩展到华南地区(如贵州省和四川省)的其他剖面。并且,除了以建立高精度的卡尼期时间标尺为目标之外,我们还会将华南地区天文校准的磁极性年代标尺与全球其他地区如欧洲和北美进行对比,以期揭示这一被推测为由火山剧烈活动引起的温室阶段在全球范围的具体表现,以及不同沉积序列对该事件的响应。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P539.3
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