晚古生代南美洲南部古氣候綜述

晚古生代南美洲南部古氣候綜述第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五區(qū)域地質(zhì)背景

1.1岡瓦納大陸演化

1.2研究區(qū)古地理特征

1.3研究區(qū)盆地地層特征古氣候演化過程2.1冰期2.2間冰期2.3冰后期2.4干旱-半干旱期影響古氣候演化因素3.1大陸漂移3.2構(gòu)造運(yùn)動(dòng)3.3古地理特征3.4火山活動(dòng)4結(jié)論提綱第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五1.1岡瓦納大陸演化元古代：形成南美、南極、印度等若干個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的板塊；早古生代：形成東岡瓦納（印度、澳洲、南極洲）和西岡瓦納（非洲和南美洲）；早石炭世：形成統(tǒng)一的岡瓦納大陸；三疊紀(jì)：岡瓦納古陸開始解體；侏羅-白堊紀(jì)：印度洋擴(kuò)張，印度與澳洲、南極洲分離；新生代：分離的板塊漂向現(xiàn)今位置。第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五1.2研究區(qū)古地理特征研究區(qū)位于南美洲南部，盆地可分為三個(gè)主要類型:1、東部板內(nèi)盆地(巴拉那盆地)；2、西部弧后盆地(Paganzo盆地)；3、西部弧相關(guān)盆地(力拓布蘭科盆地)。第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五1.3研究區(qū)盆地地層特征密西西比系只在西部有發(fā)育，主要為冰川雜礫巖，其次為砂巖頁巖；賓夕法尼亞系在東部主要為冰川雜礫巖，西部為泥巖、頁巖、砂巖及少量海相冰川；早二疊世東部地區(qū)為砂巖、泥巖、頁巖，西部為海相石灰?guī)r、膏巖、砂巖、礫巖以及風(fēng)成沉積；中-晚二疊世西部沿安第斯山脈發(fā)育大量火山巖，東部大部分地區(qū)不接受沉積。第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五區(qū)域地質(zhì)背景

1.1岡瓦納大陸演化

1.2研究區(qū)古地理特征

1.3研究區(qū)盆地地層特征古氣候演化過程2.1冰期2.2間冰期2.3冰后期2.4干旱-半干旱期影響古氣候演化因素3.1大陸漂移3.2構(gòu)造運(yùn)動(dòng)3.3古地理特征3.4火山活動(dòng)4結(jié)論提綱第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五2古氣候演化過程根據(jù)地層中的巖性指示物、沉積相組合、化石記錄、和放射性元素資料將維憲期末期-樂平世古氣候分為四個(gè)主要階段:1、冰期(韋憲末期-巴什基爾早期)；2、末次冰期(巴什基爾期-早烏拉爾世)；3、冰后期(烏拉爾世-早瓜德魯普世)；4、半干旱-干旱期(瓜德魯普世-樂平世)。第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五2古氣候演化過程各古氣候階段地層及地層年代第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韋憲末期-巴什基爾早期)

維憲期末期-巴什基利早期研究區(qū)大部分地區(qū)為冰川氣候，沉積了不同特征的冰川沉積物。包括冰川雜巖、含墜石（dropstones）的頁巖、紋泥（varve）、冰川擦痕（striatedpavements）第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韋憲末期-巴什基爾早期)

研究區(qū)冰川沉積類型主要有三種。1、巴拉那盆地(謝爾普霍夫階-巴什基爾階)零星存在的一層薄的冰磧巖。2、主要局限于古峽谷和峽灣環(huán)境(厚達(dá)80米)。（弧后Paganzo盆地和圣拉斐爾盆地）3、主要為冰海堆積的雜礫巖,

（Calingasta-Uspallata盆地和力拓布蘭科盆地)第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韋憲末期-巴什基爾早期)

冰川期在地層學(xué)上的記錄，包括冰川擦痕、冰溜面、季候泥(紋泥)、墜石,冰磧巖、冰脊和冰谷等。第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韋憲末期-巴什基爾早期)a:Talacasto組(泥盆紀(jì))冰川擦痕b:Hoyada

Verde組大型含擦痕和冰溜面的礫石；c:b中冰川侵蝕的細(xì)節(jié)；d:Cortaderas組大型海相冰川碎屑。e:Guandacol組底部幾層冰磧巖；f:Guandacol組大量的冰磧巖礫石。第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韋憲末期-巴什基爾早期)值得注意的是，研究區(qū)冰期并不是一直為冰川環(huán)境，而是有過短暫的間冰期。如：Paganzo盆地和RíoBlanco盆地冰期被一個(gè)間冰期分為兩次冰川事件。第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.１冰期(韋憲末期-巴什基爾早期)研究區(qū)冰期主要發(fā)育Barrealian動(dòng)物群，Barrealian動(dòng)物群住在內(nèi)陸海，代表了晚石炭世早期岡瓦納大陸東部和西部冰川氣候動(dòng)物物群，標(biāo)志著早石炭世冰川事件的開始。

通過對(duì)力拓布蘭科東部盆地冰川雜礫巖下伏安山巖206Pb/238u放射測(cè)年得到安山巖的年齡約為3.36億年，這表明冰川開始階段不早于中維憲期（密西西比紀(jì)）。第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.２末次冰期(巴什基爾期-早烏拉爾世)

巴什基爾期在南美洲東部盆地(巴拉那盆地)冰川環(huán)境還在持續(xù),而在西方弧后盆地和弧相關(guān)盆地冰川沉積已經(jīng)消失。第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.２末次冰期(巴什基爾期-早烏拉爾世)末次冰期，東部盆地(巴拉那盆地)主要為冰川環(huán)境，德圣安娜等將冰川序列分為兩個(gè)主要的相組合:一個(gè)是由冰川、冰川河流、冰川湖泊控制的大陸沉積，另一個(gè)是由頁巖，細(xì)粒砂巖和夾有細(xì)粒冰川雜礫巖海洋冰川沉積。

西部盆地，冰川末期氣候發(fā)生明顯的變化,主要為河流與海侵的交替沉積環(huán)境。巖性表現(xiàn)為在沖積平原、河口和三角洲環(huán)沉積富含有機(jī)質(zhì)泥巖、煤層、河流砂巖和夾有淺海沉積物的礫巖。第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.２末次冰期(巴什基爾期-早烏拉爾世)

南美洲南部的賓夕法尼亞系的植物群的主要以Nothorhacopteris為主，伴有Botrychiopsis

、lycophytes（石松植物)、cordaitalean（科達(dá)目）、equisetaleans（木賊目）。

末次冰期發(fā)育Marginovatia-Maemia動(dòng)物群、

Tivertonia-Streptorhynchus（彎嘴貝屬）動(dòng)物群,

代表了晚古生代覆蓋范圍最廣泛的海侵，同時(shí)也代表了中-高古緯度溫度帶并且與北方和岡瓦納混合動(dòng)物群。第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.３冰后期(烏拉爾世-早瓜德魯普世)

東部板內(nèi)盆地冰后期沉積開始于Tabica組上部，雜礫巖和其他冰川沉積物逐漸被富含有機(jī)質(zhì)的淺海、河口、三角洲以及河流沉積序列代替。；弧后盆地以淺海和河流沉積為主，伴有大量的風(fēng)成沙丘；西部弧相關(guān)盆地火山活動(dòng)爆發(fā)，形成厚層的熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r，沿安第斯山脈形成火山鏈，取代西部的海岸線，并將海洋與東部的盆地分隔開。第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.３冰后期(烏拉爾世-早瓜德魯普世)冰后期沉積巖層發(fā)育豐富的岡瓦納“舌羊齒植物”化石，以喬木和灌木的石松類植物(Brasilodendronpedroanum),蕨類植物(櫛羊齒和星囊蕨),sphenophytes(輪木屬和楔葉屬brasiliensis),pteridophylls(Botrychiopsis)舌羊齒,科達(dá),松柏。這些植物表明氣候逐步變暖。此外,后來以羽狀舌羊齒類,樹狀石松類為主，缺少Glossopteris（舌羊齒）-Brasilodendron植物的圓舌羊齒和Rubidgea(掌狀的)，顯示了巴拉那盆地在烏拉爾末期潮濕的季節(jié)氣候。第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.３冰后期(烏拉爾世-早瓜德魯普世)冰后期研究區(qū)發(fā)育brachiopod(

腕足類動(dòng)物的一種)動(dòng)物群和其他無脊椎動(dòng)物群，包括:雙殼類、苔蘚蟲、海百合、海綿、少量有孔蟲,這些動(dòng)物都生活在涼爽-寒冷的水溫環(huán)境中，同時(shí)也發(fā)育生存于溫暖環(huán)境的牙形石。Costatumulus動(dòng)物群在地理上局限于Calingasta-Uspallata盆地的南部邊境的河灣。第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.４半干旱-干旱期(瓜德魯普世-樂平世)

瓜德魯普世末期-樂平世，沉積物主要受干旱或半干旱氣候的影響，在南美洲南部沉積了大范圍的風(fēng)成沉積物(包括沙漠序列)、蒸發(fā)巖、大鹽湖序列、風(fēng)成和河流相沉積，并且缺乏煤層。第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.４半干旱-干旱期(瓜德魯普世-樂平世)板內(nèi)盆地北部主要為風(fēng)成沉積，南部為瀉湖、河口環(huán)境沉積；西部弧后盆地主要由沖積扇和辮狀河流相的礫巖、角礫巖和粗粒砂巖、風(fēng)-河流交替變換沉積形成的砂巖，富含泥質(zhì)的干鹽湖序列組成；

沿著安第斯山脈，對(duì)極了數(shù)千米的火山巖、凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、在火山爆發(fā)間歇期,主要為角礫巖、礫巖和砂巖沉積。第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五２.４半干旱-干旱期(瓜德魯普世-樂平世)半干旱-干旱期研究區(qū)發(fā)育舌羊齒,櫛羊齒、dolianitii、星囊蕨類植物化石，以及Lundbladispora（隆德布拉孢屬）-Densoisporites（擬套環(huán)孢屬）和Protohaploxypinus（單束多肋粉屬）-Lunatisporites（新月多肋粉屬）等孢粉。烏拉圭地區(qū)巴拉那盆地,Yaguari組發(fā)現(xiàn)了conchostraceans（葉支介）和bivalves（雙殼類），這些生物生活于潟湖和河口環(huán)境。上覆BuenaVista組的特征是以amphibian（兩棲綱）temnospondyl（離椎亞目）動(dòng)物群為主，伴有地面爬動(dòng)物。第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五區(qū)域地質(zhì)背景

1.1岡瓦納大陸演化

1.2研究區(qū)古地理特征

1.3研究區(qū)盆地地層特征古氣候演化過程2.1冰期2.2間冰期2.3冰后期2.4干旱-半干旱期影響古氣候演化因素3.1大陸漂移3.2構(gòu)造運(yùn)動(dòng)3.3古地理特征3.4火山活動(dòng)4結(jié)論提綱第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五3.1大陸漂移

晚古生代，南美大陸逐漸漂移遠(yuǎn)離南極，雖然這漂移路徑大致遵循冰川發(fā)生先后趨勢(shì)（即冰川事件先在南美發(fā)生，后在澳大利亞發(fā)生），但是對(duì)于南美洲南部較小范圍來說，兩個(gè)氣候階段古緯度基本上是相同的，無法有效解釋南美洲內(nèi)部氣候差異。因此，影響影響南美洲南部氣候變化的還有其他因素。第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五3.2構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

晚泥盆世-密西西比紀(jì)早期Protoprecordillera上升，并且可能在lateVisean達(dá)到最大高度。賓夕法尼亞早期，Protoprecordillera，開始瓦解(圖b)，直到二疊紀(jì)初期低于冰川平衡線位置（ELA）(圖c)。這與南美洲西部巴什基爾期的冰川沉積物完全消失的原因一致。而東部盆地情況是不同的，在SierrasPampeanas，RíodelaPlata和Guapore以及非洲西部高地，在密西西比紀(jì)-早二疊世冰川沉積仍然存在。

基于上述差異,推測(cè)可能是由于構(gòu)造活動(dòng)、構(gòu)造作用控制冰川平衡線位置（ELA），從而間接驅(qū)動(dòng)在密西西比紀(jì)-賓夕法尼亞紀(jì)東部和西部盆地群冰川作用的差異。第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期五3.3古地理特征

烏拉爾世早期的南美洲南部由西向東可分為三個(gè)南北向氣候帶:1.西部半沙漠地區(qū)(Paganzo盆地西部)；2.中部潮濕帶(Paganzo盆地東部)；3.巴拉那盆地潮濕帶。

烏拉爾世南美洲西部邊緣形成長達(dá)幾千公里的火山鏈，將弧后盆地與海洋分開，來自太平洋潮濕的風(fēng)在火山鏈周圍被迫上升，大部分水分留在沿海地區(qū)，來自大西洋的潮濕的風(fēng)，大部分水分留在巴拉那盆地內(nèi),即使