晚白垩世中森诺曼期事件1（MCE 1）期间的古环境分析与生物化学地层学：来自特提斯海参考剖面的见解以及与英国白垩层的比较

《Global and Planetary Change》：Palaeoenvironmental analysis and bio- chemostratigraphy during Late Cretaceous Mid-Cenomanian Event 1 (MCE 1): insights from a Tethyan reference section and comparison to the English Chalk

　　

摘要

中森诺曼期事件1（MCE 1）是发生在晚白垩世中森诺曼期的一次全球公认的碳同位素（δ¹³C）正偏移现象，偏移量约为1‰。这一现象以独特的双峰δ¹³C信号为特征，在全球的海洋碳酸盐岩和陆地有机物档案中都有记录。MCE 1反映了全球碳循环的重大扰动，伴随有海洋环流、生产力和氧气含量的变化。本研究提供了来自法国东南部Vocontian盆地Vergons剖面的MCE 1的新记录。该剖面通过宏观化石和稳定同位素数据与附近的Blieux剖面建立了对应关系，同时也与英格兰东南部的Folkestone剖面进行了对比，后者提供了可比较的浮游有孔虫、同位素和宏观化石数据。研究区间涵盖了Thalmanninella globotruncanoides、T. greenhornensis的上层以及Rotalipora cushmani的下层。两个剖面均记录了双脊中营养型Dicarinella物种的出现以及Rotalipora谱系的多样化，表明单脊寡营养型物种发生了快速更替。然而，R. cushmani和Dicarinella最低出现时间的差异对其用于全球对比的可靠性提出了质疑。综合生物地层学、同位素（δ¹³C和δ¹⁸O）及沉积学数据揭示了北方和特提斯海域截然不同的环境响应。在Folkestone，与δ¹⁸O正偏移相关的降温事件以及北方大型动物的证据表明，来自挪威海的低温低盐度水体通过水柱混合增强了生产力，从而导致δ¹³C值升高；而在Vergons，类似的降温趋势并未伴随北方动物群的出现，这反映了其位于特提斯海北部的地理位置以及较为温和的生态响应。这些结果强调了海洋环流作为MCE 1的主要驱动力，而大陆风化和径流也发挥了重要作用。

引言

森诺曼期（1.005–0.939亿年前，Gradstein等人，2020年）是一个环境发生重大变化的时代：海平面上升淹没了越来越多的大陆区域，北欧地区开始沉积白垩岩，全球变暖在土伦期早期达到白垩纪的最大峰值（O'Brien等人，2017年；Scotese等人，2025年）。全球碳循环的巨大扰动通过碳酸盐岩（δ¹³C_carb）和有机碳（δ¹³C_org）档案中记录的一系列正碳同位素偏移事件得以体现（Jarvis等人，2006年；Joo和Sageman，2014年；Cramer和Jarvis，2020年）。其中最为显著的碳同位素事件（CIEs）发生在阿尔布阶至森诺曼阶以及森诺曼阶至土伦阶的交界期，后者与第二次海洋缺氧事件（OAE 2）有关。第三次CIE发生在中森诺曼期，最初由Paul等人（1994年）在英格兰和法国北部描述，并由Mitchell等人（1996年）称为中森诺曼期事件1（MCE 1）。MCE 1发生在长期δ¹³C_carb趋势从较低值（森诺曼期早期）转变为普遍上升值（中后期森诺曼期）的转折点，紧接着发生了定义OAE 2的大型峰值（Jarvis等人，2006年；Cramer和Jarvis，2020年）。有研究表明MCE 1可能是OAE 2的前兆（Coccioni和Galeotti，2003年）。

MCE 1的特点是δ¹³C_carb出现了1‰的双峰正偏移（Paul等人，1994年；Gale，1995年；Mitchell等人，1996年；Voigt等人，2004年；Jarvis等人，2006年；Wilmsen等人，2019年；Erbacher等人，2020年），这种现象在北欧和南欧（Rodriguez-Lázaro等人，1998年；Stoll和Schrag，2000年；Coccioni和Galeotti，2003年；Giraud等人，2013年；Reboulet等人，2013年；Sprovieri等人，2013年；Andrieu等人，2015年；Gambacorta等人，2015年；Gambacorta等人，2026年）、北非（Kuhnt等人，2009年；Gertsch等人，2010年；Beil等人，2018年）、约旦（Chirakal等人，2026年）、阿曼（Wohlwend等人，2016年）、大西洋（Ando等人，2009年；Friedrich等人，2009年；Hardas等人，2012年）、美国西部内陆盆地（Gale等人，2008年；Joo和Sageman，2014年；Eldrett等人，2015年；Ma等人，2022年；Nana Yobo等人，2022年）、西藏（Li等人，2006年）、日本（Takashima等人，2004年；Takashima等人，2010年；Takashima等人，2019年）以及西澳大利亚边缘（Walker-Trivett等人，2024年）都有发现。在美国科罗拉多州Pueblo地区的MCE 1 δ¹³C峰值期间采集的膨润土样本显示，其 sanidine ⁴⁰Ar/³⁹Ar 年龄为96.21±0.36百万年（Batenburg等人，2016年），这与德克萨斯州Iona-1岩芯中最低峰值的天文调校年龄96.49±0.12百万年基本一致（Nana Yobo等人，2022年）。

需要强调的是，MCE 1的碳同位素偏移并不对应于德国文献中提到的“中森诺曼期事件”，后者通常以区域性的海绿石化结核白垩岩和硬地面形成，或是德国北部燧石或绿砂的最小出现为特征。后者事件发生在Acanthoceras rhotomagense带的中间阶段（Ernst等人，1983年；Meyer，1990年；Wilmsen和Niebuhr，2002年；Wilmsen，2003年；Wilmsen等人，2007年），与英格兰Carter和Hart（1977年）所描述的“中森诺曼期非序列”位置相对应。由于作者在描述CIE和区域相变时使用了相同的术语“中森诺曼期事件”，导致某些出版物中将这两个事件混淆，从而产生了错误的关联和解释。使用MCE 1而非简单的“MCE”来指代这一碳同位素偏移事件可以避免歧义。

本文重点介绍了法国东南部Vocontian盆地Vergons地区扩展地层序中MCE 1的新记录，特别关注了浮游有孔虫组合的变化及其古环境意义。下至中森诺曼期边界的地层通过与其他Vocontian盆地Blieux剖面（Giraud等人，2013年；Reboulet等人，2013年）以及英格兰东南部Folkestone白垩剖面的对比进行了确定（Petrizzo和Gale，2023年），后者的浮游有孔虫和其他地层数据具有可比性。通过比较Vergons和Folkestone的记录，可以深入了解MCE 1在特提斯海和北方海域的表现和影响。

章节片段

Vocontian盆地中的森诺曼期地层与MCE 1

在森诺曼期至土伦期期间，Vocontian盆地是北部特提斯海的西部海湾，位于阿尔卑斯逆冲带以南，古纬度约为25–30°N（图1A）。盆地中部由下白垩纪和森诺曼期的半远洋性页岩、泥灰岩及泥质石灰岩组成，这些岩石向盆地边缘逐渐过渡为砂质泥灰岩和砂岩（Crumière，1991b；Ferry，2017）。这些半远洋沉积物之上覆盖着遠洋石灰岩

下至中森诺曼期边界的地层

目前中森诺曼期的基底大致位于英国东萨塞克斯Lew斯附近的Southerham Grey Pit参考剖面中ammonite Cunninghamiceras inerme的最小出现位置（图1；Tr?ger和Kennedy，1996年；Wright和Kennedy，2017年；Gale等人，2020年）。该指示物种的最小出现位置在英格兰南部和法国北部的Gale（1995）B38地层单元中一致出现

材料与方法

下至中森诺曼期的边界地层在Vergons的山坡上可以充分暴露和访问。该地层序列位于村庄东北方向1.2公里处的Ravin Notre-Dame森林小径北侧（纬度43.9185°N，经度6.6010°E，海拔1205米）。尽管部分地层在悬崖上清晰可见，但整个中森诺曼期地层的完整视图部分被树木遮挡（图2）。然而，在Ravin du的斜坡上，相同的地层序列则暴露得非常明显

岩层学

Vergons地区的亚阶段边界地层包括交替层状的深灰色至中灰色泥灰岩、淡灰色泥质石灰岩以及厚度达数十厘米的黄色风化石灰岩。在A. rhotomagense带中，较厚的石灰岩层有时包含两到三层泥质夹层。某些地层中还含有富含石英和海绿石的毫米至厘米级的棕色风化粉砂层，Crumière（1991b）将其解释为浊积岩

基于浮游有孔虫的英格兰东南部和法国东南部的古海洋学情景

来自Folkestone和Vergons的有孔虫组合显示了MCE 1期间两种截然不同的古海洋学情景。Folkestone和Vergons剖面之间的地层范围、物种丰富度和营养结构的显著差异反映了不同的古环境条件，而非局部物种的生态变异。浮游有孔虫组合组成的差异为了解盆地形态和水柱特征提供了关键线索

结论

我们的研究对象是Vocontian盆地中的Vergons剖面，该剖面被提议作为西北特提斯海边缘的基准剖面。基于宏观化石和浮游有孔虫的生物地层学数据，实现了与距离Vergons 20公里的Blieux剖面以及英格兰东南部Folkestone剖面的地层对比。生物地层学数据结合碳和氧稳定同位素记录，使得能够详细地层对比

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

Jean-Pierre Crumière慷慨提供了他在Vergons地区的未发表地层序列资料。John Lignum（金斯顿大学）和Dave Wray（格林尼治大学）协助了样品采集工作。采样资金由Equinor Energy AS（前身为Statoil ASA）提供（合同编号4500867860），IJ MRP感谢Milan大学提供的PSR 2023和PSR 2025资助。Norman Charnley在牛津大学实验室生成了碳酸盐稳定同位素数据。

Maria Rose Petrizzo|Ian Jarvis|Andrew Gale|Darren R. Gr?cke|Jim Kennedy

意大利米兰大学地球科学系“Ardito Desio”，地址：via Mangiagalli 34, 20133 Milano