印度特提斯喜马拉雅早-晚白垩世碎屑岩地球化学与同位素特征对比研究

研究人员通过多指标分析印度Spiti地区白垩纪页岩（Giumal组与Chikkim组），揭示源区风化强度由弱变强、古气候由湿润转为寒冷、古海洋缺氧事件(OAE)及构造背景从被动陆缘向活动陆缘转变的过程，为理解特提斯喜马拉雅构造-气候演化提供新证据。

　　

白垩纪是地球历史上气候剧烈变化和构造活动频繁的时期，印度板块在此期间与冈瓦纳大陆分离并向北快速漂移，形成了特提斯喜马拉雅独特的沉积记录。然而，Spiti盆地作为特提斯喜马拉雅的关键区域，其白垩纪沉积岩的地球化学特征研究仍存在显著空白。理解这段地质历史对揭示全球海洋缺氧事件（OAE）和板块构造演化具有重要意义，但长期以来缺乏系统的多指标综合分析。

印度德里大学地球科学中心的研究人员对Spiti地区Lagudarsi群的白垩纪页岩（早白垩世Giumal组和晚白垩世Chikkim组）开展了开创性研究。通过整合主微量元素地球化学、总有机碳(TOC)、有机碳同位素(δ¹³C)、硫同位素(δ³⁴S)及Nd-Sr同位素数据，首次建立了该地区白垩纪完整的古环境-构造演化框架，相关成果发表在《Journal of Asian Earth Sciences: X》。

研究采用X射线荧光光谱(XRF)和高分辨率电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)分析主微量元素，通过连续流稳定同位素比质谱(CF-IRMS)测定δ¹³C_org和δ³⁴S值，并利用热电离质谱(TIMS)进行Nd-Sr同位素测试。样品来自Spiti河谷3个剖面36件新鲜页岩，涵盖Giumal组和Chikkim组完整地层序列。

源区风化与古气候重建
化学蚀变指数(CIA)显示Giumal组(72-87)比Chikkim组(56-64)经历更强烈风化。α^AlE元素迁移序列揭示早白垩世湿润气候下Ca-Na强烈淋滤，而晚白垩世寒冷气候导致Rb/Sr比值从>0.45降至<0.45，Mg/Ca和Al/K比值同步降低，证实气候从"温室"向"冰室"转变。

古氧化还原条件
V/(V+Ni)比值(0.6-0.93)、V/Sc(7.06-21.58)及负Ce异常(Ce/Ce*=0.84-0.98)共同指示特提斯洋持续缺氧环境。δ¹³C_org从Giumal组(-27.33‰至-21.39‰)到Chikkim组(-1.76‰至-0.42‰)的正偏，结合δ³⁴S(-21.0‰至+1.4‰)的剧烈波动，记录了白垩纪中期全球性OAE事件。

物源特征与构造背景
La/Th(2-4)与Cr/Th(4.2-25.2)比值显示物源从早白垩世长英质主导向晚白垩世镁铁质组分增加转变。εNd(t=145Ma)从Giumal组(-12.50至-13.63)到Chikkim组(-4.71至-4.80)的升高，结合K₂O/Na₂O-SiO₂和La-Th-Sc判别图，证实构造背景从被动陆缘(Th/U=7.47)向活动陆缘(Th/U=3.9)转换。

该研究首次系统揭示了特提斯喜马拉雅白垩纪时期的古环境-构造协同演化机制：早白垩世印度板块北缘处于被动陆缘背景，温暖气候下强烈的化学风化形成高CIA值页岩；晚白垩世随着印度板块向北俯冲，构造活动加剧，物源中镁铁质组分增加，寒冷气候导致风化减弱。特提斯洋持续缺氧的环境变化与全球OAE事件相呼应，δ³⁴S的突变可能反映海洋硫循环对构造-气候耦合系统的响应。这些发现不仅为理解特提斯喜马拉雅构造演化提供了地球化学约束，也为重建中生代全球气候变化与海洋缺氧事件的区域响应建立了重要标尺。未来研究可结合锆石U-Pb定年进一步精确物源区位置，并通过更高分辨率采样揭示OAE事件的精确时限。