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综述:信风控制礁石和碳酸盐台地沉积作用的综合评述
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月25日 来源:International Geology Review 2.1
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这篇综述系统阐述了信风(Trade winds)如何通过调控水动力条件(hydrodynamic regimes)塑造礁石(reef)和碳酸盐台地(carbonate platform)的沉积格局,揭示了风场对沉积物生产(sediment production)、搬运(transport)和堆积(accumulation)的三维控制机制,为古气候重建(paleoclimatic reconstruction)和油气勘探(hydrocarbon exploration)提供了新视角。
ABSTRACT
信风作为地球表层循环的关键驱动力,其与碳酸盐沉积系统的相互作用长期塑造着从巴哈马现代礁群到扬子古台地的地质记录。最新研究表明,风场通过复杂的流体力学过程(hydrodynamic processes)主导了碳酸盐工厂(carbonate factory)的空间分异:迎风面(windward side)的高能环境催生鲕粒岩(oolitic)和生物碎屑(bioclastic)沉积,而背风面(leeward side)则堆积低能微生物泥(microbial mud)。
风场-沉积耦合机制
信风驱动的表层洋流(surface currents)在礁缘产生剪切应力(shear stress),导致迎风侧碳酸盐岩的优先侵蚀。定量数据显示,巴哈马台地迎风坡沉积物粒径较背风坡粗30-50%,且含大量交错层理(cross-bedding)。马尔代夫环礁的卫星遥感印证了风生环流(wind-induced circulation)对沉积物分选(sediment sorting)的控制——粒径>2 mm的生物碎屑集中在迎风礁坪,而<0.063 mm的泥级颗粒在泻湖(lagoon)富集。
古气候指示意义
亚得里亚海二叠纪台地的"迎风-背风"沉积二元结构(depositional dichotomy),与扬子板块寒武纪鲕粒滩(oolitic shoal)的定向排列,共同揭示了古信风(paleo-trade winds)的稳定存在。值得注意的是,微生物岩(microbialite)的纹层厚度变化与米兰科维奇旋回(Milankovitch cycles)耦合,暗示风场强度受轨道尺度气候变化调制。
跨学科应用前景
人工智能驱动的流体动力学模型(AI-based hydrodynamic modeling)可量化古风速阈值,例如模拟显示当风速<5 m/s时台地发育对称沉积。该技术对礁区油气储层(hydrocarbon reservoirs)预测至关重要——阿曼白垩纪生物礁油田的孔隙度(porosity)分布与重建的古风场高度吻合。在生态保护领域,理解风场-沉积反馈有助于预判珊瑚礁(coral reef)对气候变化的响应模式。
未解科学问题
当前研究尚未阐明间歇性风暴事件(episodic storms)在长期沉积记录中的占比,且微生物群落(microbial communities)对风场变化的生物响应机制仍需实验验证。未来需结合稳定同位素(δ13C)示踪和计算流体力学(CFD)模拟,构建更高精度的古气候代用指标(paleoclimate proxy)。
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