【地学沙龙】大发将揭开新疆奥陶纪“红色海洋”之谜-dafa最新登录网址新闻网
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来源:党委宣传部   作者:刘欣春 dafa最新登录网址沉积地质研究院古海洋古气候古生物研究团队、曾灵  编辑:大发888网址手机版曾灵  发布时间:2020年09月13日  浏览次数:
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编者按:地学的美,在历经亿万年的层叠地层中,在大自然的鬼斧神工中,在沙土掩埋的内在秘密中,更在科学研究者的学术交融中……在以地球科学学科群为双一流专业的大发,我们特在新闻网开设“地学科普沙龙”,由沉积地质研究院具体负责稿件的撰写、征集、组织,是学术问题的交流探索,也是向上攀登的科学精神,更是地学领域的抛砖引玉。欢迎来稿,欢迎探讨。


【地学沙龙】大发将揭开新疆奥陶纪“红色海洋”之谜



2020年开始,由dafa最新登录网址校友王成善院士领导的国际地球科学计划IGCP 463494项目,把白垩纪大洋红层作为其主要研究对象和科学目标,并提出由于全球气候变冷、底层水洋流发育以及大气氧气含量的增加,提高大洋底层水溶解氧含量,在有机质生产率一定的条件下,使得底层水氧化能力增强,导致早中白垩世红色沉积的形成。


何为红层

红层即红色地层,其典型地貌即为丹霞地貌,命名于广东省丹霞山(图1),与此类似的还有江西龙虎山、甘肃五彩山以及美国大峡谷等,此类沉积发育于陆地,备受地质学家的关注,是十分重要的古地磁研究材料。那么除了陆相红色地层以外,海洋里是否同样存在类似的红色沉积?


1 广东丹霞山丹霞地貌


要想解答这个问题,沉积地质研究院古海洋古气候古生物研究团队就有必要了解红色地层中的致色物质,从而确定其沉积所需要的海洋环境。根据红层的漫反射光谱测试分析,红色沉积中的致色矿物主要为赤铁矿,即铁的氧化物三氧化二铁,也就是说海洋要想出现类似的红色沉积,氧气存在是必不可少的条件。

现代大洋红色粘土早在19世纪就已被科学家发现, 后来进一步研究表明该红色粘土在各大洋中有着广泛的分布, 在大洋沉积物中的比例为:太平洋49 %, 大西洋26 %, 印度洋25 %。根据研究,红色粘土是由风携带而来,堆积在沉积速率低(每千年沉积速率不到1毫米),表层水生产力极低, 海水中的溶解氧含量相对是充足的深海地区,这种环境下来自于陆地的三价铁氧化物得以保存并致色。


地质历史时期的海相红层

那么除了白垩纪大洋红层存在以外,其他地质历史时期是否同样存在类似的红色沉积,这是地质学家们开始思考的一个问题。

通过更为久远的文献收集和其他学者的研究进展,最终发现在其他地质历史时期同样存在海洋红色沉积,并根据其发育的不同环境对红色地层进行了进一步的类别划分:(1)大洋红层,最为典型的就是白垩纪红层,主要发育于斜坡或者更为深水的环境,其岩性以泥质灰岩、泥岩、硅质泥岩和硅质岩为主;(2)海相红层,如沉积地质研究院古海洋古气候古生物研究团队团队(dafa最新登录网址沉积地质研究院古海洋古气候古生物研究团队)在塔里木盆地发现的晚奥陶世红层(图2),主要发育于外陆棚环境,其岩性主要为瘤状灰岩、泥质灰岩和钙质泥岩等,沉积深度浅于白垩纪红层;(3)滨海红层,如中国科学院南京地质古生物研究所戎嘉余院士发表的华南志留纪红层,主要发育于滨海环境,其岩性主要为泥岩、中、细粒砂岩等。


2 塔里木盆地晚奥陶世早期海相红层


塔里木盆地458.5百万年前的晚奥陶世海相红层的发现将揭晓

2014年开始,dafa最新登录网址沉积地质研究院古海洋古气候古生物研究团队就依托中国自然科学基金项目“塔里木盆地晚奥陶世古海洋碳硫同位素组成及循环动力(项目批准号:41672102)”和塔里木盆地晚奥陶世大洋红层研究(项目批准号:41702113对塔里木盆地大湾沟剖面(中-晚奥陶世全球界线层型辅助剖面)晚奥陶世古生物及古气候演化开始了研究,并发表了相关论文。与此同时,该研究团队在此发现了沉积于458.5个百万年前的晚奥陶世早期红层,此类红层在华南、鄂尔多斯、北欧,俄罗斯及北美等地区均有分布,但关于其成因目前尚不确定,目前团队对该红色地层进行的各项研究分析(如漫反射光谱测试、塔里木盆地同时代红色地层分布、元素地球化学分析及全球同时代红色地层研究进展等)成果将发表,将对该间冰期发育的红色地层成因进行解析,加深对现代地球环境的认识和以后的海相红层研究。





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