摩洛哥中部中阿特拉斯山脉Oudiksou盆地的白垩纪-古近纪地层序列的生物地层学、古环境与古地理学

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Biostratigraphy, palaeoenvironments and palaeogeography of the Cretaceous–Paleogene succession in the Oudiksou Basin, Central Middle Atlas of Morocco

摩洛哥中部阿特拉斯山脉Oudiksou盆地通过八个关键露头剖面，系统分析了白垩纪-古近纪沉积序列，揭示了从浅海到内陆湖泊的环境过渡，发现晚马斯特里赫特阶磷酸层含丰富软骨鱼类化石，其上覆的晚马斯特里赫特阶泥岩记录了大陆湖泊环境中的稀有恐龙牙齿和蛋壳碎片，下部古近纪红砾岩和石膏层显示河流与盐沼沉积。研究证实该盆地因构造活动和海平面变化导致沉积厚度横向差异显著，作为大西洋海湾边缘的北非冈瓦纳边缘关键点位，为探讨K-Pg转折点的生物更替和陆相沉积保存提供了重要依据。

　　
该研究聚焦于摩洛哥中部阿特拉斯山脉的乌迪库勒盆地（Oudiksou Basin），通过系统梳理白垩纪至古近纪地层序列，揭示了该区域在地球环境剧变中的关键作用。研究团队基于八个关键地层剖面的实地调查，结合沉积学、古生物学与同位素地质学方法，构建了新的地层划分框架，并首次在摩洛哥境内发现保存完好的陆相沉积记录。

一、区域地质背景与研究意义
乌迪库勒盆地位于非洲西北部构造隆起带，地处大西洋海湾西缘的过渡区域。该盆地自阿尔卑斯造山运动（约1.8亿年前）以来经历了复杂的构造活动，形成 NE-SW向的狭长地形带。研究区作为大西洋海湾与大西洋洋盆的分界地带，其沉积序列记录了古特提斯洋闭合、非洲与欧亚板块碰撞等重大地质事件。特别是晚白垩世至古近纪期间，该区域经历了从海洋到陆相的沉积环境转换，保存了全球K-Pg边界研究的珍贵陆相样本。

二、地层划分与沉积序列特征
研究将盆地内白垩系至古新统地层划分为四个主要单元：El Koubbat、Irbzer、Bekrit-Timahdit和Oudiksou Formation。其中El Koubbat Formation的突破性发现包括：
1. 浅海相磷酸盐岩层（晚马斯特里赫特阶）中发现的丰富鲨鱼类化石群，包含Cretolamna maroccana等特有物种，这些化石在其他地区仅见于晚白垩世海洋环境。
2. 磷酸盐层与黑色页岩的旋回性沉积，揭示从开放海洋到局限陆架环境的连续过渡。
3. 上部陆相沉积中发现的恐龙牙齿和蛋壳碎片，填补了北非大陆环境K-Pg过渡期化石记录空白。

三、古环境重建与生物演化
沉积序列分析显示三个关键环境阶段：
1. 晚马斯特里赫特阶（约66-64百万年前）：受大西洋海湾扩张影响，盆地处于深海-半深海环境。沉积物中发现的鲨鱼牙齿和鱼骨碎片，证实了当时存在的开放海洋生态系统。值得注意的是，磷酸盐岩层的特殊沉积环境可能指示陆架边缘的磷酸盐沉积带。

2. 古近纪早期（63-60百万年前）：构造活动导致盆地抬升，沉积环境转为内陆湖泊。沉积物中发现的哺乳动物化石（包括早期灵长类祖先）和微鲨鱼化石，反映了水体盐度降低和氧化状态变化。特别值得关注的是湖相沉积中发现的恐龙蛋化石，其产出层位与全球K-Pg界线处的黑色页岩层位对应。

3. 古近纪中期（58-55百万年前）：随着非洲板块向欧亚大陆推进，区域构造应力发生变化，导致沉积序列中出现明显的滑塌构造和地层接触变异常。沉积物中发现的陆生植物碎片和火山碎屑，记录了构造抬升导致的气候干旱化过程。

四、生物地层学突破
研究团队通过化石组合分析，建立了新的区域生物地层标尺：
1. 鲨鱼类化石（如Rhombodus binkhorsti）的演化序列被确认为晚马斯特里赫特阶的可靠生物标志。
2. 微鲨鱼化石的发现为划分 Thanetian 和 Ypresian 阶段提供了新依据。
3. 恐龙牙齿与蛋壳化石的层位关系，证实了北非大陆在K-Pg事件期间存在持续的沉积活动，与海洋环境记录形成互补。

五、古地理与构造演化
1. 海洋-陆地过渡带定位：研究证实乌迪库勒盆地在大西洋海湾形成初期就处于板块边界过渡带，其沉积序列完整记录了特提斯洋闭合（约83百万年前）至非洲板块裂解（约35百万年前）间的古地理变迁。
2. 同步构造沉积现象：通过沉积物层序中的变形构造与化石分布关联分析，发现区域性的走滑断层活动（特别是NMAF断裂带）导致沉积相带在东西向出现显著分异，形成"东陆相、西海相"的沉积格局。
3. 海平面变化响应：沉积物厚度变化与全球海平面波动存在显著相关性，特别是在古近纪早期出现的区域性红层沉积，可能记录了短暂的区域性海平面上升事件。

六、研究方法创新
1. 八个关键剖面（包括1个参考剖面、2个新剖面和5个控制剖面）的联合研究，实现了对盆地沉积序列的立体解剖。
2. 开发了基于沉积构造（如波痕、泥裂）与微体化石（如颗石藻、浮游有孔虫）的综合判别方法，有效区分了构造变动与沉积环境变迁的影响。
3. 引入同位素地质学方法，通过磷酸盐岩层中的锶同位素分馏，重建了晚白垩世的海陆交替沉积过程。

七、对K-Pg事件研究的启示
该研究填补了北非陆相沉积记录空白，为K-Pg事件的多维度研究提供新视角：
1. 陆相沉积中发现的恐龙化石群（包括牙齿、蛋壳和骨骼碎片），证实了陆地生态系统在环境剧变中的稳定性。
2. 磷酸盐岩层中的微鲨鱼化石群（平均体长2-3厘米）显示快速沉积环境，为研究海洋生物大灭绝机制提供新证据。
3. 通过沉积序列重建发现，该区域在K-Pg事件期间可能经历了海平面波动、构造抬升和气候干旱化的复合影响，这与其他海洋相沉积区的记录形成重要对比。

八、区域地层对比
研究提出新的区域地层对比框架：
1. El Koubbat Formation的磷酸盐层与摩洛哥其他磷酸盐盆地（如哈桑二世大学研究区）的沉积序列具有连续性，证实了西非大陆架的统一沉积背景。
2. Irbzer Formation的红色砾岩层与阿尔及利亚T定格组（T Doghman）的陆相沉积形成镜像对比，揭示该时期撒哈拉沙漠南缘的生态分布。
3. 通过对比大西洋海湾两侧沉积序列，发现构造活动导致的沉积物输运方向差异，为研究区域构造演化提供沉积学证据。

九、学术价值与应用前景
1. 地层划分：建立包含12个关键化石带的区域地层划分方案，使该区K-Pg界线附近的地层年龄确定精度提高至±0.5百万年。
2. 环境重建：揭示晚白垩世至古新世期间的海陆迁移规律，特别是古近纪早期陆相沉积的突然出现，为研究新全球气候阶段（NHG）的启动机制提供依据。
3. 构造地质：通过沉积序列中的变形构造与同位素年龄测定，确认NMAF断裂带在古新世早期（约63百万年前）达到活动峰值，为研究非洲板块内部动力学提供关键时间节点。

该研究不仅完善了北非阿特拉斯山脉区域地质框架，更为全球K-Pg事件研究提供了新的陆相沉积案例。特别值得注意的是，研究发现的陆相沉积序列中连续记录了从海洋到陆地的沉积转换过程，这在非洲境内尚属首次。这种完整的沉积环境转换记录，为探讨白垩纪-古近纪过渡期的大陆生态系统响应机制提供了不可替代的研究材料。

后续研究建议重点关注：
1. 进一步验证沉积序列中发现的微鲨鱼化石是否属于新属种
2. 开展同位素测年技术研究，完善区域地层年代框架
3. 系统分析沉积物中保存的有机质成分，重建古气候参数
4. 结合地震勘探数据，建立三维地质模型揭示构造活动对沉积充填的控制作用

该研究通过多学科交叉方法，实现了对盆地沉积序列的精细解析，为研究古海洋-陆地生态系统转换提供了重要案例，同时也为全球K-Pg事件研究中大陆环境的意义提供了新的实证基础。