藏南白垩纪中期大洋缺氧事件OAE1a的记录与成因研究

The Early Aptian OAE1a is one of global anoxic events. The paleoclimatic and paleoceanographic conditions profoundly changed during the event. It provides a window to study the paleoceanography and an analogue for the future researches on global changes. The OAE1a in the eastern Tethys Ocean has not been studied it, because the sedimentary record was not found in in this area. Based on previous study of ammonites and carbon isotope curve, we found the stratigraphic record of OAE1a in Tethyan Himalaya tectonic zone. Furthermore, we found a limestone bed composed of authigenic carbonate concretions is immediately overlain by the OAE1a interval. The morphology, sturcture and the carbon isotope values are very similar to the methane-derived cool seep carbonates, which implies a large amount of methane were released to the ocean and atmosphere before the OAE1a. Based on the studies of stratigraphy, sedimentology, elementary geochemistry and isotope geochemistry, this project aims on: the stratigraphic and sedimentary characteristics of OAE1a in eastern Tethys, reconstruction of paleoceanogrphic conditions. By studying on the relationship between methane releasing and the OAE1a, the project will unravel the controlling factors to the formation of OAE1a.

白垩纪中期OAE1a被认为是全球性大洋缺氧事件之一，期间全球古气候和古海洋条件发生了重大改变，对于认识古海洋演化和理解未来全球变化具有重要意义。目前，国际上缺乏对东特提斯洋OAE1a的研究，原因在于在东特提斯地区地层中没有找到该事件的地质记录。项目在前期研究，用菊石带和碳同位素曲线限定了西藏南部含OAE1a事件的海相地层，并在紧邻OAE1a的下伏地层发现了自生碳酸盐岩结核层，其形态、构造和碳同位素特征与甲烷释放成因的冷泉碳酸盐岩相似，预示着OAE1a之前东特提斯地区发生过甲烷释放事件。本项目拟通过地层学、沉积学、元素地球化学、同位素地球化学等多学科手段，确定OAE1a事件的精确地层位置，查明其沉积、地球化学等地质特征，恢复OAE1a期间东特提斯地区古海洋条件。结合该地区Aptian期地层中新发现的自生碳酸盐岩结的研究，查明OAE1a事件与甲烷释放事件之间的关系，探讨OAE1a形成机制。

白垩纪大洋缺氧事件指在某些特定地质时期海洋呈现出短时期（通常<1 Ma）极端缺氧状态，导致大规模富有机质黑色页岩沉积。大洋缺氧事件在古海洋、古气候和油气资源方面，均具有重要研究意义。其中白垩纪早期OAE1a被认为是全球性大洋缺氧事件，但在广阔的东特提斯地区，一直以来没有OAE 1a的报道，其研究十分欠缺。此外，前人对于OAE1a的成因的主要观点有火山作用诱发和甲烷渗漏诱发两种，仍存在较大分歧。项目通过古生物地层学、碳同位素地层学、旋回地层学、沉积微相分析、元素地球化学等研究方法，对西藏南部特提斯喜马拉雅带定日地区下白垩统富有机质页岩层段开展研究，获得了研究区OAE1a的记录。并通过研究区自生碳酸盐的成因分析，结合事件之下地层的元素地球化学分析，判别缺氧事件与岩浆、甲烷渗漏事件之间的关系。取得如下主要认识：.项目通过菊石化石带和碳同位素地层结合的手段，在研究区识别出OAE 1a的层位。通过旋回地层学手段，对OAE 1a事件起始的碳同位素负漂阶段的持续时间进行了约束。通过碳酸盐岩微相分析，对自生碳酸盐结核的岩相学进行了深入研究。此外，分析了结核的全岩元素和碳酸盐组分的微量-稀土元素组成，对结核的形成过程有了较全面认识，认为碳酸盐结核的成因是甲烷渗漏，其诱发机制是区域广泛发育的地震活动。通过全岩地球化学研究，认为OAE 1a期间，东特提斯洋浅海未发生氧化还原条件的显著改变。这一点与前人在西特提斯和北大西洋地区获得的认识不同。项目研究表明，OAE 1a层位之下的碳酸盐结核为甲烷渗漏成因。但其诱发机制为区域构造因素，目前看来，不具备形成全球环境突变的潜力。元素地球化学研究表明，OAE层位之下未发现岩浆热液活动导致元素富集的特征。如要确认OAE与岩浆活动关联的直接证据，还需要借助同位素示踪的手段来研究。