白垩纪大洋红层（CORB）主量与稀土元素地球化学特征：揭示陆源硅酸盐风化与海洋沉积环境演变

本研究针对白垩纪大洋红层（CORB）的物质来源争议，通过分析西藏南部和北大西洋晚白垩世CORB及下伏页岩的主量元素与稀土元素（REE），揭示了陆源硅酸盐风化增强与氧化海洋条件下铁富集的耦合关系，提出REE分异可作为沉积速率和古海洋环境的有效指标，为理解白垩纪气候-海洋协同演化提供了新证据。

　　

白垩纪是地球历史上气候剧烈波动的时期，全球海洋在缺氧与富氧状态间频繁转换，形成了黑色页岩与大洋红层（CORB）的交替沉积。这种“红-黑”沉积旋回记录了古海洋氧化还原条件的重大转变，但CORB中铁的来源机制长期存在争议——究竟是陆源风化输入还是海底热液活动主导？此外，晚白垩世全球降温背景下CORB沉积区的局部暖湿气候特征也亟待解释。为回答这些问题，中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队联合多所机构，对西藏仓德剖面和北大西洋ODP 641A站位的CORB开展了系统的地球化学分析，相关成果发表于《Applied Geochemistry》。

研究采用X射线荧光光谱（XRF）测定主量元素，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析稀土元素（REE）组成，结合化学风化指数（CIA）和PAAS（后太古代澳大利亚页岩）标准化REE配分模式，重建了古风化强度与沉积环境。样本来自西藏仓德剖面（Gyabula组页岩与Chuangde组CORB）和北大西洋ODP 641A钻孔（上白垩统CORB）。

地质背景与地球化学特征
西藏仓德剖面位于特提斯喜马拉雅构造带，下部Gyabula组页岩以CaO（11.7±2.6%）和Al₂O₃（7.1±1.4%）为主，而上覆Chuangde组CORB显著富集Fe₂O₃（6.2±1.4%）和REE。北大西洋CORB同样显示高Fe₂O₃（5.8±1.1%）和∑REE含量，且两地CORB的CIA值（65-80）均高于下伏页岩，指示更强的化学风化作用。

古风化与古气候重建
通过CIA与气候函数的定量重建，发现CORB沉积初期硅酸盐风化强度骤增，对应温暖湿润条件；后期逐渐减弱，反映晚白垩世全球降温趋势。这一发现挑战了传统认为CORB仅形成于冷干气候的观点，揭示局部气候对风化过程的控制作用。

REE分异与沉积环境
页岩层中Ce异常（PAAS标准化0.65-1.46）和LREE/HREE比值（0.60-0.94）的剧烈变化与铁矿物转化有关，而正Eu异常（0.93-1.50）受物源控制。CORB的REE总量显著高于页岩，且与Fe₂O₃含量呈正相关，证实陆源铁经风化输入氧化海洋后与REE共沉淀。

结论与意义
该研究提出：1）晚白垩世CORB形成期陆源硅酸盐风化增强，为海洋输送大量铁元素；2）REE分异特征（如Ce/Eu异常）可有效示踪沉积位置与速率；3）CORB的高Fe₂O₃含量主要源自大陆风化而非热液活动。这一成果不仅厘清了CORB的物质来源争议，还为理解显生宙海洋氧化事件与气候耦合机制提供了新视角。论文第一作者Yuanchuan Li和通讯作者Wenjing Liu强调，REE指标在未来古海洋环境重建中具有广阔应用前景。