四川盆地晚中生代红层与古气候
|
摘要
自垩纪是地质历史中的一个特殊时期，被认为是典型的“温室气候”，但是这种观点仍旧缺乏来自于陆相白垩纪沉积的证据。四川盆地是中国白垩纪最具代表性的陆相沉积盆地之一，主要发育一套广布的红色碎屑岩沉积，且膏盐、沙漠相沉积发育。
是否同人们的一般认识一样，红层、膏盐、沙漠相的出现就代表了干旱气候；温室气候下的四川盆地是否具有均一不变的气候条件；如果变化，四川盆地及其周边地区气候条件又是如何演变的。前人通过红层分子化石及沉积体系演变讨论了四川盆地边缘晚侏罗—早白垩世的古环境及古气候特征。但是盆地内部仍旧缺乏有说服力的证据。本文在前人地层古生物研究的基础上，借助粘土矿物气候指标、结合沉积物碎屑成分着重讨论了中侏罗世—古近纪早期四川盆地及周边地区的气候状况及演变过程。
气候指数(F／Q)与构造指数(L／Q)分别指示了构造因素和气候因素对沉积物的影响作用。经统计分析，盆地北部边缘，中侏罗世气候因子占优势，而晚侏罗世及早自垩世早期构造因子占主导作用；盆地南部以气候因子占优势为主，说明构造活动对沉积物影响不大。
粘土矿物分析参照粘土矿物组合、伊利石结晶度、伊利石化学指数三个指标。经对比发现粘土矿物主要以蒙脱石和伊利石为主。多数样品蒙脱石和伊利石同时出现，表明沉积物源区以干冷与暖湿交替的气候环境为主；局部层段只有伊利石，表明为干冷气候。同时，所有样品伊利石化学指数值均大于0.5，说明粘土矿物经历了强烈的化学风化作用，说明盆地内部为暖湿气候。
The Cretaceous has been thought to be a period of "greenhouse". But there have not been enough evidences from land sediment for this viewpoint. Sichuan basin is one of the most representatives in the Cretaceous terrestrial basin, in which a group of red clastic deposition with gypsum and desert had been deposited.
If sediments of redbed, desert and gypsum represent products in a arid climate as a general knowledge. Whether Sichuan basin have been in a homogeneous climate of greenhouse in Cretaceous period or not. Then how did the climate change? Some people had studied paleoenvironment and paieoelimate of basinal edge by the research of molecular fossils and evolving of depositional system. But there is no enough compellent evidences inside basin for this climate. Based on clay minerals and component of rocks, this study anlyzes the climate evoluation of in Sichuan basin in the Middle Jurassic through early Paleogene.
Both climate and tectonic index can be transfered by parametes of F/Q and L/Q. Our experimental results demonstrate that the climate had been strongly influnced the sediments in Middle Jurassic but the tectonics are the main controls afterwards in the Late Jurassic along the edge of the basin. In the south of the basin, climate is the dominant factor, which implies that tectonic doesn't extremely influence the deposition in the Middle Jurassic to early Paleogene.
Proxies of clay minerals to paloeclmiate are the relative composition, crystallinity of illite, chemic index of illite. The result of experiments indicate that the main clay minerals in the redbeds are illite and smectite. Illite and smectite appear together in most samples. It implies that climate of the sourc area is mostly cool and arid. But there is only illite in sediments of Early Cretaceous and K/T boundary interval, which sugguests a warm and wet climate exisitance. Chemical index of illite of all samples are over 0.5, which indicate all clay minerals have been processed by strong chemical weathering. Consequently, climate in the basin had been in warm and wet.
是否同人们的一般认识一样，红层、膏盐、沙漠相的出现就代表了干旱气候；温室气候下的四川盆地是否具有均一不变的气候条件；如果变化，四川盆地及其周边地区气候条件又是如何演变的。前人通过红层分子化石及沉积体系演变讨论了四川盆地边缘晚侏罗—早白垩世的古环境及古气候特征。但是盆地内部仍旧缺乏有说服力的证据。本文在前人地层古生物研究的基础上，借助粘土矿物气候指标、结合沉积物碎屑成分着重讨论了中侏罗世—古近纪早期四川盆地及周边地区的气候状况及演变过程。
气候指数(F／Q)与构造指数(L／Q)分别指示了构造因素和气候因素对沉积物的影响作用。经统计分析，盆地北部边缘，中侏罗世气候因子占优势，而晚侏罗世及早自垩世早期构造因子占主导作用；盆地南部以气候因子占优势为主，说明构造活动对沉积物影响不大。
粘土矿物分析参照粘土矿物组合、伊利石结晶度、伊利石化学指数三个指标。经对比发现粘土矿物主要以蒙脱石和伊利石为主。多数样品蒙脱石和伊利石同时出现，表明沉积物源区以干冷与暖湿交替的气候环境为主；局部层段只有伊利石，表明为干冷气候。同时，所有样品伊利石化学指数值均大于0.5，说明粘土矿物经历了强烈的化学风化作用，说明盆地内部为暖湿气候。
The Cretaceous has been thought to be a period of "greenhouse". But there have not been enough evidences from land sediment for this viewpoint. Sichuan basin is one of the most representatives in the Cretaceous terrestrial basin, in which a group of red clastic deposition with gypsum and desert had been deposited.
If sediments of redbed, desert and gypsum represent products in a arid climate as a general knowledge. Whether Sichuan basin have been in a homogeneous climate of greenhouse in Cretaceous period or not. Then how did the climate change? Some people had studied paleoenvironment and paieoelimate of basinal edge by the research of molecular fossils and evolving of depositional system. But there is no enough compellent evidences inside basin for this climate. Based on clay minerals and component of rocks, this study anlyzes the climate evoluation of in Sichuan basin in the Middle Jurassic through early Paleogene.
Both climate and tectonic index can be transfered by parametes of F/Q and L/Q. Our experimental results demonstrate that the climate had been strongly influnced the sediments in Middle Jurassic but the tectonics are the main controls afterwards in the Late Jurassic along the edge of the basin. In the south of the basin, climate is the dominant factor, which implies that tectonic doesn't extremely influence the deposition in the Middle Jurassic to early Paleogene.
Proxies of clay minerals to paloeclmiate are the relative composition, crystallinity of illite, chemic index of illite. The result of experiments indicate that the main clay minerals in the redbeds are illite and smectite. Illite and smectite appear together in most samples. It implies that climate of the sourc area is mostly cool and arid. But there is only illite in sediments of Early Cretaceous and K/T boundary interval, which sugguests a warm and wet climate exisitance. Chemical index of illite of all samples are over 0.5, which indicate all clay minerals have been processed by strong chemical weathering. Consequently, climate in the basin had been in warm and wet.
引文
陈丕基．晚白垩世中国东南沿岸山系与中南地区的沙漠化和盐湖化[J]．地层学杂志，1997，32(3)：203-213．
陈丕基．中国陆相侏罗、白垩系划分对比述评[J]．地层学杂志．2000，24(2)：114-119．
程守田和刘星．古沙漠沉积及其层序单元——以鄂尔多斯白垩纪内陆沙漠盆地为例[J]．地球科学，2000，25(6)：587-591．
程守田和李志德．鄂尔多斯东北缘早白垩世冰川泥石流沉积的发现及其成因证据[J]．地质科技情报，2002，21(2)：36-40．
曹正尧．浙江早白垩世植物群[M]．北京：科学出版社，1999，174pp．
邓胜徽，陈芬中．中国东北地区早白垩世真蕨类植物[M]．北京：地质出版社，2001，249pp．
高国栋，陆渝蓉．气候学[M]．北京：气象出版社．1988．
郝诒纯，苏德英，余静贤等．中国的白垩系[M]．北京：地质出版社，1986．
胡威．川西红盆晚白垩世-早第三纪成盐条件的探讨．四川地质学报[J]．1980，1：50-56．
胡修棉．特提斯喜马拉雅晚白垩世富氧问题探讨：[D]．成都：成都理工大学，1998．
季峻峰，陈骏，王洪涛．陕西洛川黄土-古土壤剖面中伊利石结晶度——黄土物质来源和古气候环境的指示[J]．1997，43(2)：181-185．
江新胜，潘忠习，傅清平．四川盆地白垩纪沙漠风向变化规律及意义．岩相古地理[J]．1999，19(1)：1-11．
江新胜，潘习忠．白垩纪时期东亚大气环流格局初探[J]．中国科学(D辑)，2000，30(5)：587-591．
江新胜、潘忠习．中国白垩纪沙漠及气候[M]．北京：地质出版社，2005．
阚泽忠．四川盆地侏罗纪马门溪龙动物群古环境重建：[D]．成都：成都理工大学，2006．
廖瑞君．江西白垩纪—新近纪陆相红色盆地的盆缘类型划分与盆地充填样式[J]．地质通报．2003，22(9)：680-685．
刘本培．地史学教程[M]．北京：地质出版社．1992．
刘志飞，A．Trentesaux，S．C．Clemens，汪品先．南海北坡ODP146站第四纪粘土矿物记录：洋流搬运与东亚季风演化[J]．中国科学(D辑)2003．33(3)，271-280．
马宗晋，杜品仁，卢苗安．地球的多圈层相互作用[J]．地学前缘，2001，8：3～8．
秦蕴珊等主编1987．东海地质[M]．北京科学出版社 12-14．
孙革，郑少林，D．Dilcher，王永栋，梅盛吴．辽西早期被子植物及其伴生植物群[M]．上海：上海科技教育出版社，2001，227pp．
孙启高，陈立群，李承森。地质历史时期大气CO_2浓度变化对陆地维管植物气孔参数的影响[J]．科学通报，1998，43(23)：2478-2482．
瓦赫拉梅耶夫，B．A．(孙革，张志诚，郑少林译)，侏罗—白垩纪全球植物群及气候[M]．南京：南京大学出版社．1990．
万传彪、刘本培、乔秀云、杨建国、单玄龙、任延广．嘉荫盆地太平林场组巴尔姆孢(Balmeisporites)的发现及其意义[J]．地质学报，2004，78(1)：1—9．
王德有、罗铭玖西峡盆地晚白垩世古气候初探[J]，河南地质。1994，12(3)：182—188．
王东坡，Frakes L A．松辽盆地白垩纪中期冰筏沉积的发现及其地址意义[J]．长春地质学院学报，1996，26(4)：382-387．
王红梅，刘育燕，王志远．四川剑门关侏罗—白垩系红层分子化石的古环境和古气候意义 [J]．地球科学，2001，26(3)：229～234
王国栋 程日辉 于民凤 姜雪 崔坤宁沉积物的矿物和地球化学特征与盆地构造、古气候背景[J]．吉林大学学报(自然科学版)．2006，36(2)：202-206，239．
汪品先．深海研究和新世纪的地球科学。见：路甬祥主编．百年科技回顾与展望——中外著名学者学术报告[M]．上海：上海教育出版社，2000，181-211．
汪品先．气候演变中的冰和碳[J]．地学前缘，2002，1：86-94．
汪品先，田军，成鑫荣，刘传联，徐建．探索大洋碳储库的演变周期[J]．科学通报，2003，21：20-31．
汪品先．我国的地球系统科学研究向何处去[J]．地球科学进展，2003，6：21-35．
王如峰 王宇飞．黑龙江晚白垩世化石木及其古环境研究[J]．植物学报：英文版．1997，39(10)：972-978．
王思恩，张志诚，姚培毅，刘桂芳，于菁珊．中国侏罗—白垩纪含煤地层与聚煤规律[M]．北京：地质出版社，1994，207pp．
王永栋．真蕨植物化石—地史时期的“温度计”．见：徐均涛主编，古生物—进化长河[M]．南京：江苏科技出版社，2000，86-89pp．
于开平、韩广民、杨风丽．浙江长兴煤山剖面P／T界线附近粘土矿物研究[J]．沉积学报．2005，23(1)：108-112．
赵海滨．据孢粉分析黑龙江嘉荫地区晚白垩世气候变化对恐龙绝灭的影响[J]．现代地质．2006，0(2)：216—224．
曾允孚，沉积岩石学．北京：地质出版社，1986．
张旗，钱青，王二七，王焰，赵太平，郝杰，郭光军．燕山中晚期的中国东部高原：埃达克岩的启示[J]．地质科学，2001，36(2)：248-255．
张林源．青藏高原形成与我国新生代气候演化阶段的划分[M]．北京：科学出版社．1987．
张本仁，高山，张宏飞，等．2002．秦岭造山带地球化学[M]．北京：科学出版社，47-109．
庄忠海、田端孝、马醒华．四川盆地雅安至天全白垩系—下第三系古地磁研究[J]．物探与化探，1988，12(3)：224—228．
周世全、王德有、冯祖杰．豫西南区晚白垩世古气候的初步研究[J]．岩相古地理．1997，17(1)：27—33．
A. Saeza,, M. Ingles, L. Cabrera, A. de las Heras Tectonic-palaeoenvironmental forcing of clay-mineral assemblages in nonmarine settings: the Oligocene-Miocene As Pontes Basin (Spain) [J]. Sedimentary Geology. 2003, 159: 305-324.
Andrew C. Morton, Claire R. Hallsworth. Processes controlling the composition of heavy mineral assemblages in sandstones[J]. Sedimentary Geology. 1999, 124: 3-29.
BARNES C R Paleoceanography and paleoclimatology: An Earth system perspective[J]. ChemicalGeology, 1999, 161: 17—35.
BARRON E J, FAWCETT P J, PETERSON W H, et al. A "simulation"of mid—Cretaceous climate[J]. Paleoceanography, 1995, 10: 953—962.
Bak K. Planktonic foraminiferal biostratigraphy, Upper Cretaceous red Pelagic deposits, Pieniny Klippen Belt, Carpathians[J]. Studia Geologica Polonica, 1998, 111 (13): 7～92.
Berner R A. "GEOCARB Ⅱ: A revised model of atmospheric CO_2 over Phanerozoic time"[J]. Am. J. Sci., 1994, 294: 56-91.
Bice K L, Norris R D. Possible atmospheric CO_2 extremes of the warm mid- Cretaceous (late Albian-Turonian) [J]. Paleoceanography, 2003, 17(4): 10-70.
Biscaye, P. E. 1965. Mineralogy and sedimentation of recent deep sea clay in the Atlantic Ocean
陈丕基．中国陆相侏罗、白垩系划分对比述评[J]．地层学杂志．2000，24(2)：114-119．
程守田和刘星．古沙漠沉积及其层序单元——以鄂尔多斯白垩纪内陆沙漠盆地为例[J]．地球科学，2000，25(6)：587-591．
程守田和李志德．鄂尔多斯东北缘早白垩世冰川泥石流沉积的发现及其成因证据[J]．地质科技情报，2002，21(2)：36-40．
曹正尧．浙江早白垩世植物群[M]．北京：科学出版社，1999，174pp．
邓胜徽，陈芬中．中国东北地区早白垩世真蕨类植物[M]．北京：地质出版社，2001，249pp．
高国栋，陆渝蓉．气候学[M]．北京：气象出版社．1988．
郝诒纯，苏德英，余静贤等．中国的白垩系[M]．北京：地质出版社，1986．
胡威．川西红盆晚白垩世-早第三纪成盐条件的探讨．四川地质学报[J]．1980，1：50-56．
胡修棉．特提斯喜马拉雅晚白垩世富氧问题探讨：[D]．成都：成都理工大学，1998．
季峻峰，陈骏，王洪涛．陕西洛川黄土-古土壤剖面中伊利石结晶度——黄土物质来源和古气候环境的指示[J]．1997，43(2)：181-185．
江新胜，潘忠习，傅清平．四川盆地白垩纪沙漠风向变化规律及意义．岩相古地理[J]．1999，19(1)：1-11．
江新胜，潘习忠．白垩纪时期东亚大气环流格局初探[J]．中国科学(D辑)，2000，30(5)：587-591．
江新胜、潘忠习．中国白垩纪沙漠及气候[M]．北京：地质出版社，2005．
阚泽忠．四川盆地侏罗纪马门溪龙动物群古环境重建：[D]．成都：成都理工大学，2006．
廖瑞君．江西白垩纪—新近纪陆相红色盆地的盆缘类型划分与盆地充填样式[J]．地质通报．2003，22(9)：680-685．
刘本培．地史学教程[M]．北京：地质出版社．1992．
刘志飞，A．Trentesaux，S．C．Clemens，汪品先．南海北坡ODP146站第四纪粘土矿物记录：洋流搬运与东亚季风演化[J]．中国科学(D辑)2003．33(3)，271-280．
马宗晋，杜品仁，卢苗安．地球的多圈层相互作用[J]．地学前缘，2001，8：3～8．
秦蕴珊等主编1987．东海地质[M]．北京科学出版社 12-14．
孙革，郑少林，D．Dilcher，王永栋，梅盛吴．辽西早期被子植物及其伴生植物群[M]．上海：上海科技教育出版社，2001，227pp．
孙启高，陈立群，李承森。地质历史时期大气CO_2浓度变化对陆地维管植物气孔参数的影响[J]．科学通报，1998，43(23)：2478-2482．
瓦赫拉梅耶夫，B．A．(孙革，张志诚，郑少林译)，侏罗—白垩纪全球植物群及气候[M]．南京：南京大学出版社．1990．
万传彪、刘本培、乔秀云、杨建国、单玄龙、任延广．嘉荫盆地太平林场组巴尔姆孢(Balmeisporites)的发现及其意义[J]．地质学报，2004，78(1)：1—9．
王德有、罗铭玖西峡盆地晚白垩世古气候初探[J]，河南地质。1994，12(3)：182—188．
王东坡，Frakes L A．松辽盆地白垩纪中期冰筏沉积的发现及其地址意义[J]．长春地质学院学报，1996，26(4)：382-387．
王红梅，刘育燕，王志远．四川剑门关侏罗—白垩系红层分子化石的古环境和古气候意义 [J]．地球科学，2001，26(3)：229～234
王国栋 程日辉 于民凤 姜雪 崔坤宁沉积物的矿物和地球化学特征与盆地构造、古气候背景[J]．吉林大学学报(自然科学版)．2006，36(2)：202-206，239．
汪品先．深海研究和新世纪的地球科学。见：路甬祥主编．百年科技回顾与展望——中外著名学者学术报告[M]．上海：上海教育出版社，2000，181-211．
汪品先．气候演变中的冰和碳[J]．地学前缘，2002，1：86-94．
汪品先，田军，成鑫荣，刘传联，徐建．探索大洋碳储库的演变周期[J]．科学通报，2003，21：20-31．
汪品先．我国的地球系统科学研究向何处去[J]．地球科学进展，2003，6：21-35．
王如峰 王宇飞．黑龙江晚白垩世化石木及其古环境研究[J]．植物学报：英文版．1997，39(10)：972-978．
王思恩，张志诚，姚培毅，刘桂芳，于菁珊．中国侏罗—白垩纪含煤地层与聚煤规律[M]．北京：地质出版社，1994，207pp．
王永栋．真蕨植物化石—地史时期的“温度计”．见：徐均涛主编，古生物—进化长河[M]．南京：江苏科技出版社，2000，86-89pp．
于开平、韩广民、杨风丽．浙江长兴煤山剖面P／T界线附近粘土矿物研究[J]．沉积学报．2005，23(1)：108-112．
赵海滨．据孢粉分析黑龙江嘉荫地区晚白垩世气候变化对恐龙绝灭的影响[J]．现代地质．2006，0(2)：216—224．
曾允孚，沉积岩石学．北京：地质出版社，1986．
张旗，钱青，王二七，王焰，赵太平，郝杰，郭光军．燕山中晚期的中国东部高原：埃达克岩的启示[J]．地质科学，2001，36(2)：248-255．
张林源．青藏高原形成与我国新生代气候演化阶段的划分[M]．北京：科学出版社．1987．
张本仁，高山，张宏飞，等．2002．秦岭造山带地球化学[M]．北京：科学出版社，47-109．
庄忠海、田端孝、马醒华．四川盆地雅安至天全白垩系—下第三系古地磁研究[J]．物探与化探，1988，12(3)：224—228．
周世全、王德有、冯祖杰．豫西南区晚白垩世古气候的初步研究[J]．岩相古地理．1997，17(1)：27—33．
A. Saeza,, M. Ingles, L. Cabrera, A. de las Heras Tectonic-palaeoenvironmental forcing of clay-mineral assemblages in nonmarine settings: the Oligocene-Miocene As Pontes Basin (Spain) [J]. Sedimentary Geology. 2003, 159: 305-324.
Andrew C. Morton, Claire R. Hallsworth. Processes controlling the composition of heavy mineral assemblages in sandstones[J]. Sedimentary Geology. 1999, 124: 3-29.
BARNES C R Paleoceanography and paleoclimatology: An Earth system perspective[J]. ChemicalGeology, 1999, 161: 17—35.
BARRON E J, FAWCETT P J, PETERSON W H, et al. A "simulation"of mid—Cretaceous climate[J]. Paleoceanography, 1995, 10: 953—962.
Bak K. Planktonic foraminiferal biostratigraphy, Upper Cretaceous red Pelagic deposits, Pieniny Klippen Belt, Carpathians[J]. Studia Geologica Polonica, 1998, 111 (13): 7～92.
Berner R A. "GEOCARB Ⅱ: A revised model of atmospheric CO_2 over Phanerozoic time"[J]. Am. J. Sci., 1994, 294: 56-91.
Bice K L, Norris R D. Possible atmospheric CO_2 extremes of the warm mid- Cretaceous (late Albian-Turonian) [J]. Paleoceanography, 2003, 17(4): 10-70.
Biscaye, P. E. 1965. Mineralogy and sedimentation of recent deep sea clay in the Atlantic Ocean
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |