西北欧马斯特里赫特阶白垩中燧石形成与天文节律的耦合机制及其古环境意义

针对上白垩统白垩层燧石成因及分布节律的未解之谜，比利时研究团队通过高分辨率μXRF元素分析和天文旋回地层学方法，揭示了燧石形成与黏土含量、Si循环及天文强迫（偏心率-斜度-岁差）的关联，提出双模型年代框架，为温室气候下硅质沉积机制提供新见解。

　　

在浩瀚的地质历史中，白垩纪温室气候下的欧洲浅海沉积了一套独特的白垩-燧石地层，如著名的多佛白崖。这些燧石以结核或层状形式规律分布，但其形成机制与天文气候强迫的关联始终成谜。尤其令人困惑的是，为何燧石在剖面上会从底部缺失逐渐演变为顶部发育良好的条带？这一现象背后是否隐藏着地球轨道参数调控的古环境密码？

比利时研究团队选择马斯特里赫特标准剖面所在地——比利时Hallembaye剖面作为研究对象，这里保存了坎潘阶-马斯特里赫特阶的连续白垩序列，燧石发育程度呈现明显的垂向演化趋势。通过整合生物地层学、地球化学和旋回地层学方法，研究人员试图破解燧石形成的天文节律密码。

关键技术包括：1）对705个白垩样品进行5厘米分辨率采样和μXRF元素分析，获取Ti/Al等关键指标；2）建立燧石半定量评分系统（flint score proxy）；3）运用频谱分析识别天文周期信号；4）构建浮动年龄模型（基于Ti/Al信号的短斜度周期调谐）和数值年龄模型（基于燧石分布与长偏心率节拍器匹配）。

【Chalk and flint major and trace element compositions】
μXRF数据显示，Vijlen段白垩的Ca含量随地层升高而增加，Si含量则呈镜像下降趋势。Ti/Al比值揭示出斜度主导的碎屑输入变化，反映风尘（Ti）与河流（Al）输送比例的轨道尺度波动。燧石发育程度与黏土含量呈负相关，表明黏土通过竞争碱度抑制硅质沉淀。

【Phase relationship of obliquity forcing and paleoclimatic changes】
Ti/Al信号主要响应斜度周期（41 kyr），而燧石条带则显示斜度-岁差（23-19 kyr）-偏心率（405 kyr）的复合节律。这种相位差异说明：水文循环变化（斜度驱动）调控Si输入，而燧石沉淀受沉积速率和氧化还原界面位置（岁差-偏心率调制）共同控制。

【Conclusions】
研究首次证实：1）欧洲盆地Si循环存在多层次天文强迫，斜度控制陆源输入，岁差-偏心率调制燧石沉淀窗口；2）黏土含量是燧石发育的关键抑制剂；3）双模型年龄框架为马斯特里赫特阶提供高精度时间标尺。这项成果不仅揭示温室气候下硅质沉积的独特机制，也为理解现代Si生物地球化学循环的轨道尺度调控提供深时类比。

该研究通过创新性地整合沉积学指标与地球化学代理，破解了燧石分布的天文密码，彰显了多学科交叉在古环境重建中的强大潜力。正如作者Jarno J.C. Huygh所述："燧石就像白垩纪海洋的‘天文钟’，记录着地球系统各圈层耦合的精密节律。"这一发现为理解温室气候下碳-硅耦合循环开辟了新视角。