综述:非洲地貌、风化层物质与新生代气候变化的关系:对沉积物源-汇系统的启示

【字体: 时间:2025年06月16日 来源:Earth-Science Reviews 10.8

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  这篇综述通过布基纳法索典型区域的地貌-风化层(landform-regolith)关联研究,解码了非洲景观5000万年来的古气候印记。研究揭示了阶梯式形态-成土(morpho-pedogenesis)过程形成的序列,阐明了34(?)–29 Ma等关键气候干湿转变期对铁质硬壳(duricrust)形成、古近纪风化层(Paleogene regolith)循环及河流沉积物输送的调控作用,为源-汇系统(source-to-sink)研究提供了古气候解译新范式。

  

术语与热带地貌-风化层关联
热带克拉通地质系统(tropical cratonic geosystem)保存了两类核心地貌-风化层组合:覆盖蚀积平原(mantled etchplains)和山麓侵蚀面(pediments)。前者以>50米厚的风化剖面为特征,后者则是连接分水岭与河流的侵蚀-搬运斜坡。铁质硬壳(duricrust)的时空分布成为解码古气候的关键指标。

靶区与方法
布基纳法索Goren绿岩带因其完整的风化层序列成为西非形态-成土作用(morpho-pedogenesis)研究的理想靶区。通过高分辨率航测与野外验证,研究团队重建了45 Ma以来由玄武岩(basalts)、变沉积岩(meta-sediments)和花岗岩(granitoids)构成的基岩演化框架。

地质与形态-成土作用概要
研究区NE向片理发育的基岩经历了三阶段演化:

  1. 铝土矿覆盖蚀积平原(Bauxitic Mantled Etchplain)形成于始新世湿润期,伴随40–100米厚高岭石风化层;
  2. 中新世干湿交替气候促使铁质硬壳(Fe-duricrust)在山麓侵蚀面(pediments)胶结;
  3. 2.9 Ma以来干旱化导致风化层(regolith)大规模向河流输送。

空间-时间关联性
气候转型驱动了阶梯式地貌重组:

  • 34(?)–29 Ma湿润期形成铝土矿(bauxite)风化壳;
  • 24–18 Ma干旱期触发山麓侵蚀面(pediments)铁质胶结;
  • 6 Ma北非纬向气候带确立后,风化层(regolith)滞留时间缩短至<3.5 m/My。

结论
该研究建立了西北非5000万年景观演化模型,揭示风化层生产-输送存在>40 My的时间滞后(time laps),警示单纯依靠沉积记录解译古气候的风险。铁质硬壳(duricrust)保护的弱抗风化岩层构成现今高地形,而地貌-风化层填图(landform-regolith mapping)已成为热带地质多样性(geodiversity)评估的关键工具。

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