《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Responses of a hybrid carbonate shelf to progressive basin restriction: Pre- and messinian salinity crisis environmental shifts in the Western Mediterranean (Tabernas Basin)
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本研究针对地中海墨西拿盐度危机（MSC）前，西地中海海盆渐进性受限这一关键地质转型期的环境响应问题，开展了一项高分辨率的综合研究。研究人员通过对西班牙东南部塔伯纳斯盆地一段约80米厚的混合碳酸盐-硅质碎屑岩序列，进行了系统性的微体古生物学、岩石学和矿物学分析，首次在该区域发现了记录MSC前“强化期”至“顶峰期”过渡的详细地层档案。研究识别了五个不同的底栖有孔虫组合，揭示了水柱分层加剧、初级生产力提高导致底层水缺氧，以及随着海平面上升和海水局限化加剧，海洋动物群多样性普遍下降，最终在内陆架形成微生物席，标志着MSC蒸发岩沉积前夕的“限制顶峰”阶段。该成果不仅为理解边缘碳酸盐系统在MSC前的演化提供了新的高分辨率记录，也为重建地中海晚中新世末期的古海洋学和古气候环境变化提供了关键证据。
大约600万年前，地球上的地中海经历了一场惊心动魄的“干涸”事件——墨西拿盐度危机。在这场危机中，地中海与大西洋的海水通道几乎完全关闭，导致海水蒸发量远超补给量，最终在深海盆地沉积了数公里厚的盐岩，对当时的海洋生态系统造成了毁灭性打击。然而，这场危机并非一蹴而就，在它全面爆发之前，地中海已经经历了长达百万年的渐进性“闭关锁国”过程，海盆与外界的海水交换日益困难。这个被称为“前墨西拿盐度危机”的阶段，是理解这场全球性气候-环境剧变的关键窗口。那么，在地中海逐渐变成“巨型盐湖”的前夕，其边缘的海洋环境究竟发生了哪些细微而深刻的变化？当时的生物群落又是如何一步步走向衰落的？为了回答这些问题，一支国际研究团队将目光投向了西班牙东南部的塔伯纳斯盆地，对这里保存完好的前墨西拿期地层展开了一场“地质侦探”式的研究。他们的研究成果发表在古环境领域权威期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》上。
为了精确解读这段地质历史，研究人员运用了多学科交叉的研究方法。他们首先在野外对塔伯纳斯盆地北缘的Yesón Alto剖面进行了高精度的地层测量和系统采样。在实验室内，他们对采集的灰岩样品进行了标准的岩石薄片制备，利用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）进行系统的微相和成岩作用分析，以识别岩石的原始成分和后期变化。同时，他们对页岩和粉砂岩样品进行了密集的（约1米间隔）微体古生物学分析，通过湿筛法提取大于125微米的化石，并在显微镜下对浮游和底栖有孔虫进行半定量统计（每个样品计数300枚），以此识别不同的生物组合并估算古水深。此外，他们还利用X射线衍射（XRD）技术分析了全岩样品的矿物组成，以获取沉积物来源和早期成岩环境的信息。
研究结果
1. Yesón Alto剖面岩性特征
研究聚焦于一段80米厚的地层，其下部为“纹层状粉砂岩与页岩单元”，上部过渡为“前蒸发岩碳酸盐单元”。后者由13层灰岩与细粒碎屑岩互层构成，灰岩层厚度从数厘米到超过一米不等，呈现板状、透镜状或结核状几何形态。剖面上部发育显著的软沉积物变形构造，标志着向墨西拿盐度危机第一阶段蒸发岩沉积的过渡。
2. 识别出的七种主要岩相
通过对灰岩层的详细观察，研究人员识别出七种具有不同环境指示意义的岩相：
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粉砂质有孔虫粒泥灰岩：作为第一个碳酸盐岩层出现，标志着从前期的深水环境向碳酸盐陆架的转变。岩石中含丰富的浮游和底栖有孔虫，并见黄铁矿微莓球体充填生物体腔孔，指示底层水缺氧。
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砂质生物碎屑颗粒灰岩：生物碎屑含量高且分异度高，包括龙介虫、棘皮动物、双壳类、苔藓虫、腹足类和有孔虫，反映水体能量较高、氧气更充足的浅水环境。
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碳酸盐岩结核：呈球状，内部发育方解石填充的龟裂纹，为早期成岩作用的产物。
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粉砂/砂质泥岩：碳酸盐含量低，生物碎屑罕见，常见红色铁氧化物条带，指示氧化条件和水体非常局限、生产力低下的环境。
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皮壳状珊瑚藻粘结岩：由皮壳状珊瑚藻构成原始骨架，显示曾存在适合藻类生长的透光带浅水环境。
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砂质纹层状碳酸盐岩：发育毫米级皱纹状或水平纹层，被认为是微生物席（微生物岩）结构的产物，是极端环境（如高盐度、强蒸发）的典型标志。
3. 五个连续的底栖有孔虫组合及其古环境意义
系统的微体古生物分析揭示了自下而上五个连续的底栖有孔虫组合，清晰地记录了环境随海盆局限化而演变的过程：
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组合1（0-30米）：以Bolivina（箭头虫）、Bulimina（小泡虫）和Uvigerina（葡萄虫）等耐受缺氧环境的属种为特征，同时浮游有孔虫极丰富。这种“耐受缺氧的底栖生物”与“正常的浮游生物”共存的现象，指示了水体的强烈分层：上层水体生产力高，底层水体则因有机质大量沉降分解而缺氧。该组合对应上斜坡环境。
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组合2（27-43米）：生物多样性显著增加，出现了Cibicides（面包虫）、Lobatula、Gyroidina（圆辐虫）等更多样化的类群，Uvigerina相对减少。这反映水体变浅，底层水含氧量有所改善，环境压力减轻，对应外陆架环境。
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组合3（43-56米）：以Elphidium（希望虫）、Bolivina alata和Ammonia tepida等浅水属种为主，浮游有孔虫完全消失。同时，苔藓虫、龙介虫、双壳类、腹足类等底栖生物碎屑大量出现。这标志着环境已转变为内陆架，水体更浅、透光更好，适合多种底栖生物生存。
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组合4（66米附近）：在经历一个化石贫乏层段后再次出现，以出现大量壳体畸形（特别是最后几个房室）的Melonis pompilioides为特征。壳体畸形通常是环境胁迫（如盐度或温度剧烈波动）的反映。该组合的出现可能代表一次短暂的环境波动或淡水输入事件。
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组合5（最上部）：生物多样性急剧下降，几乎全由Elphidium属构成，其他海洋微体化石罕见。这指示环境压力达到顶峰，水体高度局限，盐度可能已显著升高，不再适合大多数海洋生物生存。此后，底栖有孔虫完全消失，紧接着便是石膏（蒸发岩）的开始沉积。
4. 黄铁矿的成岩作用与古环境指示
扫描电镜观察发现，黄铁矿主要以莓球状和自形晶形式出现，并选择性地产于有孔虫、翼足类等钙质生物壳体的体腔内。这种“先溶解后充填”的模式表明，在沉积物-水界面附近的早期成岩阶段，底层水或孔隙水是缺氧的，硫酸盐还原菌活跃，将有机物分解产生的硫化氢与孔隙水中的铁离子结合，形成了黄铁矿。黄铁矿的丰度在下部地层（组合1、2）中最高，向上减少，这与微体化石组合指示的底层水缺氧条件在早期最严重、后期随变浅而缓解的趋势一致。
研究结论与意义
本研究通过对塔伯纳斯盆地Yesón Alto剖面高分辨率的沉积学、微体古生物学和成岩作用分析，成功重建了西地中海在墨西拿盐度危机全面爆发前夕（约6.164-5.971 Ma）约20万年的古环境演变序列。研究揭示，该时期地中海经历了从上斜坡到内陆架的持续海退过程。在早期较深水阶段，水柱呈现显著的垂向分层：表层水体因营养输入增加而初级生产力提高，但由此产生的大量有机质沉降至海底分解，消耗了底层水中的氧气，形成了缺氧环境，这由耐受低氧的底栖有孔虫组合（如Bulimina, Uvigerina）和生物壳体内充填的黄铁矿所证实。
随着海平面持续下降和地中海与外海连通性进一步恶化（渐进性海盆局限），研究区逐渐转变为浅水陆架环境。此时底层水含氧量一度改善，支持了多样性更高的底栖生物群落（如珊瑚藻、苔藓虫、多种有孔虫）。然而，环境的“好转”是短暂且局部的。随着局限化进程进入“顶峰”阶段，环境压力急剧增大，表现为海洋生物多样性普遍衰退、出现畸形壳体，最终被以Elphidium为主的极度单调的组合所取代。微生物席（微生物岩）在剖面上部的繁盛，标志着环境已极端到只有最耐受的微生物能够大量生存，这直接预示着蒸发岩沉积（即墨西拿盐度危机）的开始。
这项研究的重要意义在于，它首次在塔伯纳斯盆地建立了一个连续、高精度的前墨西拿期环境演变记录，将Corbí等人（2020）提出的地中海渐进性限制模型中“巩固期”向“顶峰期”的转变进行了实证刻画。它清晰地展示了在墨西拿盐度危机这场全球性事件的门槛上，边缘海系统的沉积相和生物群落是如何对环境压力做出“一步一脚印”的响应。这些发现不仅完善了我们对西地中海晚中新世古海洋学演变的认识，其揭示的“水体分层-缺氧-生物响应-最终生态崩溃”序列，也为理解现代封闭或半封闭海盆在气候变化和人类活动影响下可能发生的生态环境演变提供了深时地质类比。
