劳伦大陆架上碳酸盐基底的海底夷平作用(上寒武世,诺奇峰组,犹他州)

《Sedimentary Geology》:Submarine planation of carbonate substrate on the Laurentian continental shelf (upper Cambrian, Notch Peak Formation, Utah)

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月07日 来源:Sedimentary Geology 3.3

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   •切割碳酸盐岩沉积的平面侵蚀面追踪跨越约1500平方公里•基于岩相、岩石薄片和同位素数据,该面为水下形成•基准面下降期间波浪驱动的沉积物磨蚀对早期胶结基质进行打磨•该面反映终端磨蚀而非长期海底遗漏•多种因素的组合有利于下古生代碳酸盐岩浅滩的水下磨损引言侵蚀不整合面长期以来一直

  
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    切割碳酸盐岩沉积的平面侵蚀面追踪跨越约1500平方公里
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    基于岩相、岩石薄片和同位素数据,该面为水下形成
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    基准面下降期间波浪驱动的沉积物磨蚀对早期胶结基质进行打磨
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    该面反映终端磨蚀而非长期海底遗漏
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    多种因素的组合有利于下古生代碳酸盐岩浅滩的水下磨损

引言

侵蚀不整合面长期以来一直作为重建地球历史和整理沉积序列的关键工具,从现代地质学的早期发展到当今地层学序层序解释模型均有其应用(Catuneanu等,2009;Miall,2016;Archer等,2017;Moser,2021)。其特征化研究主要依赖于:a)确定导致其形成的物理化学或生物因子(例如,Christ等,2012;Lehrmann等,2015;Zuchuat等,2019);b)明确该面所涵盖时间空隙的总体持续时间和潜在的异形性(例如,Miall,2014;Gani,2017);以及c)与沉积控制因素的关联,将面发育阶段与特定基准面或环境变化模式联系起来(例如,Lee等,2012;Miall,2016;Brady和Bowie,2017;Nalin和Massari,2018;Keller等,2019)。
对第四纪海岸记录的分析——该记录以相对狭窄的大陆边缘中高振幅、高频周期性为主导——为从侵蚀面推断的古环境及地层概括提供了高质量的约束(例如,Collins,1988;Saul等,1999;Nalin等,2007;Amorosi等,2016;Tanabe和Sato,2026)。然而,这些第四纪环境与广阔的早古生代陆表海仅具有有限的相似性,后者在克拉通尺度上留下了大面积富含碳酸盐岩的海洋沉积(Irwin,1965;Pratt和Holmden,2008;Peters和Gaines,2012;Brady和Bowie,2017)。在这些陆表海中侵蚀面的形成可能受到独特因素的影响,包括 subdued to flat 的前先地形(Runkel等,2007)、在宽阔浅滩上传播的高能水动力事件(Pratt,2002;Pratt和Ponce,2019),以及生物地球化学反馈对基质性质和早期水下固结的影响(Palmer和Wilson,2004;Peters和Gaines,2012;Wright和Cherns,2016a,Wright和Cherns,2016b;Tarhan,2018)。这些因素的组合已被证明通常会导致在同一不整合面上复杂叠加多种反映浅埋深成岩作用、水下硬地面条件、出露于大气暴露和进积冲刷的各异特征(Eriksson,2004;Chen等,2011;Rameil等,2012;Wright等,2025)。因此,对碳酸盐岩主导的陆表浅滩环境中侵蚀不整合面形成的特征化,有助于完善古环境重建和序列地层模型。此外,通过为硬基质水下侵蚀过程的理解增添岩石记录视角,补充了来自现代环境观测、实验结果和数值模拟的数据(James等,1994;Bramante等,2020)。为实现上述目标,本文对来自西密西根州上寒武统碳酸盐岩沉积的广泛发育的平面侵蚀面进行了详细分析,该地区是劳伦西亚克拉通下古生代陆表海沉积的经典代表区域(Miller等,2012)。本研究的目的是:1)描述该剥蚀面的空间及地层属性;2)确定其形成过程;3)突出有利于在碳酸盐岩基质上形成广泛、平坦、水下侵蚀面的早古生代陆表海特有因素。

分节摘录

地质背景

所研究的面位于犹他州西部的上寒武统Notch Peak组内,该地区在早古生代位于劳伦西亚北向边缘(图1)。古地理重建显示,到寒武纪晚期,劳伦西亚位于近赤道纬度,周围是随着新元古代超大陆Rodinia和Pannotia解体后形成的被动边缘(Golonka,2002;Yonkee等,2014;Nance和 Murphy,2019;Merdith等,2021)。

方法

Hellnmaria与Red Tops的接触面最初通过现有地图(book, book, book; Hintze等,1984)确定,随后通过直接GPS测量进行步行追踪,在四个主要露头区域累计长度约40公里:Wah Wah山脉的Lawson Cove区、House山脉的Steamboat Pass和Sneakover Pass区,以及Tule Valley的Chalk Knolls区(图3)。GPS数据点使用X900 GNSS接收器(基准站 +

接触面的宏观属性

在所有调查区域中,Hellnmaria-Red Tops边界均呈现无遮挡和连续可见的特征,仅在地形较平缓的区域有局部的碎石覆盖。与盆地和山脉伸展阶段相关的正断层对接触面的错断很常见(Hintze和Davis,2003),部分这些断层的位置已被纳入GPS数据点(补充文件1)。位移通常仅限于几米,但接触面与较大断层的终止

Hellnmaria-Red Tops接触面两侧岩相的地层解释

Hellnmaria段中灰泥岩床的主导地位被解释为相对海平面高位阶段全潮下带条件的指示(Osleger和Read,1991;journal, book)。古代碳酸盐岩浅滩中微晶灰岩的产生和积累是持续研究的领域(Pratt,2001;Trower等,2019),但低能泥质潮间带和相对高能的外滩环境均被认为是微晶灰岩大量产生的区域

结论

本研究记录了劳伦西亚陆表浅滩上寒武统沉积中一个区域广泛发育的平面侵蚀面的地层属性,探讨了有利于适用于下古生代陆表海的水下广泛磨蚀的因素。主要结论如下:
  • 1.
    犹他州Notch Peak组最上部Hellnmaria段与上覆Red Tops段之间碳酸盐岩沉积的侵蚀截断接触,

CRediT作者贡献声明

Timothy Ohiara:写作—审阅与编辑、写作—原稿撰写、可视化、方法论、调查、数据整理、概念化。Ronald Nalin:写作—审阅与编辑、写作—原稿撰写、可视化、监督、项目管理、方法论、调查、数据整理、概念化。Lucien Nana Yobo:写作—审阅与编辑、写作—原稿撰写、资源、方法论、调查。Kieron Prince:写作—审阅与编辑、调查。

未引用参考文献

book
journal
Wilson和Palmer,2006

利益冲突声明

作者声明不存在已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

T. Ohiara作为Loma Linda University的博士后研究人员参与本项目,由Geoscience Research Institute通过拨款FSC2019BRG7提供支持。感谢Filipe Varej?o和一位匿名审稿人的详细且富有洞察力的评论,这些评论有助于改进原稿。
Timothy Ohiara|Ronald Nalin|Lucien Nana Yobo|Kieron Prince|Arthur Chadwick|Leonard Brand
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