《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：A mid-Cretaceous (Late Albian–Early Turonian) stable isotope record from southern Tibet – Pristine or diagenetically altered?
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青藏高原姜东剖面高分辨率碳氧同位素记录揭示东特提斯OAE 1d事件全球耦合及迪金森作用影响。
韩美玲|李刚|亚历克斯·惠勒|乌尔里希·海姆霍费尔|约尔格·穆特洛泽
中国科学院南京地质古生物研究所古生物学与地层学国家重点实验室，南京210008，中国
摘要
晚阿尔比阶至早土伦阶期间，气候呈现出明显的温室效应特征，全球碳循环发生重大扰动，并多次出现海洋缺氧事件（OAEs）。这些事件通过富含有机质的黑色页岩的广泛沉积得以识别，通常伴随着独特的碳同位素异常（CIEs）。虽然西特提斯海和北大西洋地区晚阿尔比阶OAE 1d（约1.03亿至9950万年前）的高分辨率碳同位素记录较为完整，但东特提斯海地区的详细研究仍十分有限。本文基于西藏南部甘巴地区的Qiangdong剖面数据，提供了包括稳定碳和氧同位素曲线、矿物学分析、岩石热解以及孢粉相分析在内的新信息。我们连续的δ13Ccarb记录为上阿尔比阶至下土伦阶的地层提供了详细的地球化学证据，有助于与全球OAE 1d记录进行可靠的化学地层对比。负值的δ18Ocarb（低至?11.9‰）以及以伊利石为主的矿物学证据（占比超过50%）表明该地区经历了强烈的成岩作用。Tmax值（432–560℃）和高度降解的深色孢粉形态也暗示沉积序列经历了显著的热变质过程，有机物已达到成熟甚至过成熟状态。这一结论还得到了Watznaueria barnesiae的优势种类的支持，这与先前研究结果一致，进一步证实了强烈的成岩作用。尽管δ13Ccarb记录能够准确反映OAE 1d事件，但与晚森诺曼阶至早土伦阶OAE 2相关的特征性CIE并未明显体现，这可能是由于成岩作用和碳酸盐含量减少所致，从而改变了或掩盖了Qiangdong剖面上部的原始古环境信息。
引言
中白垩世（阿尔比阶–土伦阶）是一个极端气候条件的时期，其特征是海洋地壳的高生成速率以及大型火成岩省的形成（LIP），这些过程向海洋-大气系统释放了大量二氧化碳（Arthur等人，1990；Jenkyns，2010；Jarvis等人，2011；Gambacorta等人，2020；Percival等人，2025）。全球性的温暖气候和水文循环加速促进了陆地风化作用及河流营养物质输入，导致海洋中氧气含量下降（Jenkyns和Wilson，1999；Jenkyns等人，2004；Erba，2004）。海洋缺氧事件（OAEs）的概念最早提出于20世纪70年代中期（Schlanger和Jenkyns，1976），源于从大陆架海域到开阔海域广泛分布的富含有机碳的海洋沉积物。
Pialli层（意大利翁布里亚-马尔凯盆地）和Breistroffer层（法国东南部Vocontian洼地）是最新阿尔比阶OAE 1d（约1.005亿年前）的典型区域沉积表现，其特征是富含有机碳的黑色页岩的广泛分布以及长达约1‰的正碳同位素异常（Arthur等人，1990；Wilson和Norris，2001；Bornemann等人，2005）。最初被认为是区域性次级OAE的OAE 1d，但由于其在多个海洋环境中的广泛分布，表明其可能代表了全球性的碳循环扰动，其相关的碳同位素异常在多个地区都有发现（例如Gale等人，1996；Wilson和Norris，2001；Kennedy等人，2004；Watkins等人，2005；Gr?cke等人，2006；Zhang等人，2016；Bornemann等人，2017；Bornemann等人，2023；Richey等人，2018；Yao等人，2018；Hennhoefer等人，2018；Navidtalab等人，2019；Rodríguez-Cuicas等人，2019；Fan等人，2022）。OAE 2（约9400万年前），发生在森诺曼阶/土伦阶边界（CTB），是过去1亿年间最极端的碳循环扰动之一（例如Schlanger和Jenkyns，1976；Sageman等人，2006；Hardas和Mutterlose，2007；Voigt等人，2008；Elrick等人，2009；Linnert等人，2010；Takashima等人，2011；Jarvis等人，2011；Bomou等人，2013；Li等人，2017；Heimhofer等人，2018；Zhang等人，2019；Boulila等人，2020；Chen等人，2021；Walker-Trivett等人，2024；French等人，2024）。其特点是全球范围内富含有机碳沉积物的形成，同时海洋碳酸盐及海洋和陆地有机物中记录到2–4‰的正碳同位素异常（例如Tsikos等人，2004；Voigt等人，2008；Takashima等人，2011；Walker-Trivett等人，2024）。
与西特提斯海地区的数据相比，东特提斯海地区关于OAE 1d的研究较为有限，缺乏足够的区域可比性。此前对东特提斯海地区OAE 1d和OAE 2期间的碳同位素异常及古海洋环境的研究主要集中在西藏南部的廷里地区（例如Li等人，2006；Li等人，2017；Bomou等人，2013；Yao等人，2018；Zhang等人，2019；Chen等人，2021）。相比之下，甘巴地区位于特提斯-喜马拉雅山脉的南部次带，拥有易于获取的中白垩世沉积序列。近几十年来，该地区已经建立了详细的生物地层学（如浮游有孔虫、菊石、钙质纳米化石）和岩性地层划分方案（Hayden，1907；Wan，1985；Willems和Zhang，1993；Willems等人，1996；Immel和He，2002；Yin，2016；Hu等人，2017；Yao等人，2018；Fang等人，2020；Fang等人，2021；Li，2021；Wang等人，2022；Zhang等人，2023；Han等人，2025）。因此，甘巴地区为探索白垩纪OAEs的局部表现及其对海洋环境的影响提供了独特的机会。本文基于西藏南部甘巴地区Qiangdong剖面上部阿尔比阶至下土伦阶地层的连续稳定同位素记录，该记录通过钙质纳米化石进行了生物地层学约束。我们的研究目标是：（1）建立甘巴地区上阿尔比阶至下土伦阶的高分辨率碳同位素记录；（2）评估影响δ13C和δ18Ocarb变化的因素；（3）通过全球化学地层对比确定甘巴地区OAE 1d的区域表现；（4）评估甘巴地区与廷里地区在CTB附近δ13Ccarb趋势的差异。
地质背景与研究剖面
西藏南部由五个构造带组成，包括甘德塞弧、日喀则前弧盆地、雅鲁藏布缝合带、特提斯-喜马拉雅带和高级喜马拉雅带（Gansser，1991）。西藏南部的白垩纪海洋沉积物主要分布在特提斯-喜马拉雅带，该地区在早白垩世时位于印度板块的被动大陆边缘的特提斯海东南部（Liu和Einsele，1994）（图1A）。特提斯-喜马拉雅带可进一步细分为...
样品信息
在Qiangdong剖面的159米范围内共采集了159个样品，平均采样间距为每米一个样品。在后续的地球化学分析之前，所有风化表面或表面污染均被清除。
稳定同位素
德国汉诺威莱布尼茨大学地球系统科学研究所对159个样品中的127个样品进行了无机碳部分的稳定同位素（δ
13C
carb和δ
18O
carb）分析。
岩性地层
Qiangdong剖面的岩性地层包括Lengqingre层（0–150米）和最下部的Gambacunkou层（151–159米），具体描述见于Han等人（2025）。根据岩石学变化，该序列可划分为四个阶段：含有钙质结核的暗色泥岩（第1阶段，0–11米，< 1.0% CaCO
3）、泥灰岩（第2阶段，12–43米，26.0–64.0% CaCO
3）、钙质页岩（6.0–29.0% CaCO
3）和...
δ18Ocarb特征
δ
18Ocarb值为负（< ?5‰）表明存在一定程度的成岩作用改变，而< ?10‰的值则表明经历了显著的成岩改造（Kaufman和Knoll，1995）。极负的值可能是由于与大气或热液流体的同位素交换，以及埋藏成岩过程中的重结晶和流体相互作用导致的，其中温度升高增强了氧同位素的分馏作用。在Qiangdong剖面中，所有127个样品的δ18Ocarb值...
结论
本研究首次提供了来自西藏南部甘巴地区Qiangdong剖面的晚阿尔比阶至早土伦阶连续的碳和氧同位素（δ13Ccarb，δ18Ocarb）记录。我们的数据为东特提斯海地区OAE 1d的化学地层表现提供了重要见解，揭示了可进行全球对比的δ13Ccarb异常。
分类索引
文中及图表中提到的钙质纳米化石分类：Biscutum（Black和Barnes，1959)Biscutum constans（Górka，1957）（Black和Barnes，1959)Corollithion kennedyi（Crux，1981)Corollithion（Stradner，1961)Discorhabdus ignotus（Górka，1957）（Perch-Nielsen，1968)Discorhabdus（No?l，1965)Eiffellithus（Reinhardt，1965)Eiffellithus turriseiffelii（Deflandre和Fert，1954）（Reinhardt，1965)Nannoconus（Kamptner，1931)Quadrum intermedium（Varol，1992)Quadrum（Prins和Perch-Nielsen，...CRediT作者贡献声明
韩美玲：撰写——初稿、方法论、研究、数据分析、概念化。李刚：撰写——审稿与编辑、监督、方法论、研究、资金获取、概念化。亚历克斯·惠勒：撰写——审稿与编辑、监督、方法论、概念化。乌尔里希·海姆霍费尔：撰写——审稿与编辑、监督、方法论、资金获取、概念化。约尔格·穆特洛泽：撰写——审稿与编辑、监督利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。致谢
我们感谢汉诺威莱布尼茨大学地球系统科学研究所提供的分析设施，以及Christiane Wenske在稳定同位素分析方面的支持。本研究得到了“科学技术基础资源调查计划”（项目编号：2023FY100900）和“国家自然科学基金”（编号：42288201、41972007、41572006）的财政支持。这是对联合国教科文组织-IUGS IGCP项目679的贡献。我们非常感谢重要的评论和建议。
