白堊紀(jì)大洋缺氧事件

白堊紀(jì)大洋缺氧事件

(OceanicAnoxicEvents,OAEs)70年代深海鉆探的根本成果之一是在白堊紀(jì)主要大洋盆地中均發(fā)現(xiàn)富有機(jī)碳沉積。當(dāng)時(shí)許多學(xué)者都注意到了這種有機(jī)碳異常富集的地層,并概略地描述為“黑色頁(yè)巖〞。這種暗色巖層除在許多海洋中有重要記錄外,在地表出露的海相地層中也有廣泛分布。這一沉積被認(rèn)為是某些地質(zhì)時(shí)期中全球海洋出現(xiàn)低氧到缺氧條件的結(jié)果。大洋缺氧事件這一概念最早是由Schlanger和Jenkyns于1976年提出來(lái)的,用于解釋深海鉆探中發(fā)現(xiàn)的白堊紀(jì)沉積層中的“黑色頁(yè)巖〞的成因。之后,大量的研究說(shuō)明,大洋缺氧事件在地質(zhì)歷史之中不同時(shí)期均普遍存在。所謂大洋缺氧事件,是指在相對(duì)短暫的某些特定地史時(shí)間內(nèi),全球或局部海域海洋水體中貧氧層(主要指中底層水)膨大或強(qiáng)化的一種作用。此時(shí),海洋生物大量死亡或滅絕,有機(jī)碳大量埋藏,海水的δ13C值出現(xiàn)大的正漂移。大洋缺氧事件成因模式：白堊紀(jì)幾次主要大洋缺氧事件Aptian-Albian時(shí)期大洋缺氧事件Cenomanian-Turonian大洋缺氧事件Coniacian-Santonian大洋缺氧事件一、Aptian-Albian時(shí)期大洋缺氧事件Aptian-Albian時(shí)期發(fā)生屢次的大洋缺氧事件,總稱OAE1。比較顯著的黑色頁(yè)巖沉積可以大體上劃分為a、b、c、d四次,其中OAE1a(Selli層)可能具有全球的規(guī)模。根據(jù)對(duì)全球各個(gè)不同地點(diǎn)的黑色頁(yè)巖的研究,證實(shí)OAE1a很可能是一次古海洋生產(chǎn)力事件,并且標(biāo)志著白堊紀(jì)溫室氣候的開始,其發(fā)生、開展過(guò)程表現(xiàn)出極為復(fù)雜的性質(zhì)。例如,OAE1a的啟動(dòng)首先由一個(gè)劇烈的13C負(fù)異常(0.5‰～3.0‰)開始,87Sr/86Sr同時(shí)降低,沉積物中痕量元素急劇升高,鈣質(zhì)超微生物出現(xiàn)滅絕,然后是13C突然增加和長(zhǎng)期的13C正偏(>2%)和短時(shí)期的黑色頁(yè)巖沉積OAE1b的屢次黑色頁(yè)巖沉積大都局限于墨西哥、北大西洋和地中海地區(qū)這段時(shí)期的主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是Aptian末期氣候變冷和海平面下降,隨后Albian早期海平面的上升。早Albian晚期的BiticinellaBioggensis生物帶中的OAE1c已經(jīng)在意大利、美國(guó)(WesternInterior

Seaway)、澳大利亞(Toolebue)有所發(fā)現(xiàn),主要與陸源有機(jī)質(zhì)的積累有關(guān),但研究程度較。OAE1d的黑色頁(yè)巖在特提斯域廣泛分布,在南大西洋、南印度洋和東太平洋有零星的分布,它與海相有機(jī)質(zhì)的廣泛埋藏相聯(lián)系。二、Cenomanian-Turonian大洋缺氧事件處于C-T界線之交的OAE2是白堊紀(jì)最為顯著的缺氧事件之一,富有機(jī)質(zhì)沉積物廣泛出現(xiàn)在一系列的沉積環(huán)境中;南大西洋的缺氧條件甚至延伸到了光合作用帶。OAE2的主要特點(diǎn)是在有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽中都出現(xiàn)顯著的正偏(分別為6‰和2‰),從而表現(xiàn)為全球碳循環(huán)的大規(guī)模擾動(dòng),可能與有機(jī)碳的大規(guī)模埋藏有關(guān)。同時(shí)期的海水鍶同位素比值出現(xiàn)顯著的下降,可能與海底火山的活動(dòng)相關(guān)。這次事件引起了同時(shí)期海相浮游生物——主要是具有旋脊的浮游有孔蟲Rotalipora的絕滅。最初主要根據(jù)生物地層學(xué)的證據(jù)和地質(zhì)年代資料的內(nèi)插,推斷OAE2的持續(xù)時(shí)間為500～800ka(Arthur,1988)和400ka(Caronetal.,1999)。近來(lái)應(yīng)用旋回地層學(xué)方法估計(jì)事件的持續(xù)時(shí)間,得到更為準(zhǔn)確的估算結(jié)果。例如估計(jì)OAE2在美國(guó)科羅拉多WesternInteriorSeaway持續(xù)了720ka(Meyersetal.,2002)、在摩洛哥塔法亞盆地持續(xù)了400ka(Kuhnt等,1997),而在加拿大西部那么持續(xù)了320ka(Prokophetal.,2001)三、Coniacian-Santonian大洋缺氧事件Coniacian-Santonian缺氧事件總共歷時(shí)約2.3Ma(87.3～84.6Ma),說(shuō)明OAE3并不是像OAE1a或者OAE2那樣迅速完成的事件,而是如同OAE1b那樣屬于被延長(zhǎng)了的事件。OAE3還是白堊紀(jì)長(zhǎng)期氣候系統(tǒng)演化的一個(gè)重要的轉(zhuǎn)折,代表了從白堊紀(jì)溫室氣候向古新世變冷的一個(gè)轉(zhuǎn)變。海洋缺氧事件的影響

海洋缺氧事件的發(fā)生不僅形成了廣泛的富有機(jī)碳沉積(黑色頁(yè)巖)，而且在礦物學(xué)、同位素、元素地球化學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)及古生態(tài)等方面均留下了明顯記錄。碳穩(wěn)定同位素是定性地反映古海洋溶解氧含量的有效手段之一。左圖中可知：

在世界各Cenomanian-Turonian缺氧事件層內(nèi),無(wú)一例外地全巖碳酸鹽巖碳穩(wěn)定同位素均出現(xiàn)了不同程度的正偏,

偏幅約2‰結(jié)語(yǔ)對(duì)大洋缺氧事件的研究，有助于加深人們對(duì)古海洋、古氣候、古地理、生物復(fù)蘇機(jī)制和板塊構(gòu)造關(guān)系的認(rèn)識(shí)，并可能為主要?dú)夂蚝桶鍓K變化的