《Earth-Science Reviews》:Aptian climate change, the Equatorial Humid Belt and the global shallow-marine sedimentary record – with particular attention to the North African margin (Tunisia)
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摘要阿普特期的沉积记录是理解地球系统运作的丰富实验室,因为这一时期发生了显著的气候和环境变化。尽管深海记录受到了广泛关注,主要聚焦于同位素趋势和地层连续性,但与浅海记录的更好整合是有好处的,因为它记录了海平面波动、大陆径流模式以及生物群的响应。突尼斯一条长650公里的台地至盆
摘要
阿普特期的沉积记录是理解地球系统运作的丰富实验室,因为这一时期发生了显著的气候和环境变化。尽管深海记录受到了广泛关注,主要聚焦于同位素趋势和地层连续性,但与浅海记录的更好整合是有好处的,因为它记录了海平面波动、大陆径流模式以及生物群的响应。
突尼斯一条长650公里的台地至盆地剖面被作为南部新特提斯域的参考。它清楚地展示了晚阿普特期高幅度海平面变化的影响、赤道湿润带在非洲-阿拉伯板块北部的建立,以及与之相关的硅质碎屑物沉积和植被发育;这一现象在巴西南大西洋也有记录。
全球综合表明了两级阿普特期序列的一致表达。下部,即序列I,以赤道附近广泛沉积碳酸盐岩和在干旱条件下局部沉积蒸发岩为特征;而上部,即序列II,以陆地相局部富含植物的硅质碎屑岩为特征,沉积于更湿润的条件下。这种突然的相和气候变化发生在一个全球分布的序列边界之上,该边界以深达70米、宽达公里级的切割河谷为标志。在海拔较高、过于寒冷而不利于碳酸盐沉积的地区,相仍然为硅质碎屑岩,但海平面下降仍可观察到。冰筏搬运的漂砾是高纬度上阿普特期地层中的常见特征。
因此,有强有力的证据表明,浅海阿普特期的沉积模式主要由气候变化(冰盖、冰海平面变化和气候带的重新配置,包括赤道湿润带的建立)驱动,其中局部变体发生在总体主题之上。将这些来自浅海记录的见解整合到深水域中,将有助于更全面地理解地球系统以及控制沉积作用的多种过程。
引言
在白垩纪各期中,阿普特期因其环境扰动的幅度和复杂性而尤为突出,包括正氧同位素漂移事件、重大海平面波动,以及从碳酸盐岩到硅质碎屑系统的沉积模式急剧变化,这些在新特提斯域都有详细记录。
尽管火山活动被认为是正氧同位素漂移事件的关键驱动因素,但现在出现了一种新的认识:随后的二氧化碳封存引发了全球气候冷却,在晚阿普特期达到顶峰,冰盖的生长和随后融化导致了高幅度的海平面波动。此外,聚焦于巴西和非洲中部阿普特期植物含量的研究表明,晚阿普特期的气候变化还影响了气候带的配置,并激活了赤道辐合带,促使赤道湿润带在非洲-阿拉伯板块北部的建立,这比先前认为的时间更早。伴随着植被覆盖的戏剧性变化,巴西还报告了硅质碎屑径流的增加。综合来看,因此出现了一个令人信服的画面:多个潜在的气候变化相关控制因素对阿普特期的沉积产生了重大影响。本研究旨在利用突尼斯的案例研究,并通过全球综合来提出这样一个情景。
赤道湿润带的建立对巴西晚阿普特期硅质碎屑沉积通量有重大影响的证据,意味着非洲板块北部边缘也可能预期有类似的径流。在这一背景下,突尼斯南部出露尤其值得关注,那里报告了晚阿普特期的植物材料,并且观察到沉积系统从碳酸盐岩和蒸发岩主导突然转变为硅质碎屑岩主导。尽管这些观察可能有助于界定赤道湿润带在北非的影响,但文献中缺乏突尼斯阿普特期岩石从近岸到远岸域的区域地层综合,这阻碍了对其区域意义的充分认识。突尼斯沿约650公里剖面的出露质量和连续性使其成为一个理想的参考剖面。虽然阿拉伯板块上等效的阿普特期地层已被广泛研究,但这些研究主要基于地下数据,这限制了详细的沉积学和地层学观察。相比之下,突尼斯的出露记录为南部新特提斯域提供了一个窗口,为更好地表征阿普特期的沉积模式提供了绝佳机会。
首先,本研究提出了突尼斯阿普特期记录的序列地层综合,整合了来自近岸域的新测量剖面以及遍布全国的井,并用总沉积环境图和年代地层框架加以说明。随后,在年代地层框架内提出了浅海阿普特期沉积模式的全球综合,以评估这些沉积物的性质和时代。最后,这些观察被用来制定一个综合气候模型,将海平面波动、气候带迁移、硅质碎屑通量和赤道湿润带的建立联系起来。
章节片段
突尼斯研究区的地质背景
研究区位于突尼斯阿特拉斯山脉以南,跨越多个构造和板块区域,从南部的Dhahar高原单斜到北部的中央阿特拉斯。它包括Dhahar高原,其东北边界为Jeffara断层,以及东西走向的Chotts山脉形成一个大型背斜,向北依次为东北-西南走向的中央阿特拉斯褶皱,受Gafsa和Kasserine断层限制。
数据汇编
数据集包括八条重新测量和更新的出露剖面,23口井,以及从已发表资料中汇编的额外控制点,覆盖从撒哈拉台地到突尼斯东北部近海区域。
所有井均已在先前发表,并在此整合到相关框架中,以约束突尼斯台地至盆地区域尺度和垂向尺度的阿普特期沉积模式。
相分类和古环境解释
本研究开发的相分类和古环境解释建立在该研究区已建立的突尼斯阿普特期沉积框架之上。尽管那项工作强调了外台地至盆地剖面和其序列地层学意义,但本贡献将重点转向陆地方向,即内部台地和近大陆域,那里的沉积环境仍 poorly constrained 或未被记录。
本
突尼斯阿普特期作为非洲北部板块的参考
通过将本研究关于内部台地的新结果与已发表的突尼斯台地边缘结果相结合,提出了晚巴列姆期至早阿普特期的地层演化综合。这通过六个沉积模型加以说明,沿南北走向、长650公里的剖面;在突尼斯尺度上绘制了六幅古地理图,受出露和地下数据双重约束;以及一个
结论
本研究得出以下结论:
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基于已发表和新采集的数据,沿长650公里的台地至盆地剖面提供了突尼斯阿普特期一套全新的、完全集成的序列地层模型。区分了两个大尺度、二级序列,并划分为五个中等尺度、三级序列。大尺度序列I以碳酸盐岩和蒸发岩相为主,代表总体海进-海退趋势,伴随着
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Soussi,
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系,这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
沙特阿卜杜拉国王科技大学 因通过FVB的基线资助为本研究提供资金支持而受到感谢。本研究是在第一作者在沙特阿卜杜拉国王科技大学从事博士后研究期间进行的。突尼斯石油公司因授权学术研究人员使用并发表地下数据而受到感谢,这使得我们能够完成这项区域综合研究。我们对匿名期刊审稿人的评论表示感谢,这些
Najeh Ben Chaabane|Amir Kalifi|Ji?í Kva?ek|Fares Khemiri|Yuriy Kaprielov|Mohamed Ouaja|Frans van Buchem
沙特阿卜杜拉国王科技大学, 图瓦尔 23955-6900, 沙特阿拉伯