石炭紀是晚古生代地球演化的一個重要時期,全球構(gòu)造活動相對劇烈,并伴隨著生物事件和氣候變化,是晚古生代冰期發(fā)展的重要階段。冰川的消長導(dǎo)致該時期海平面頻繁發(fā)生變化,海平面變化最高可達100多米。華南石炭紀晚期卡西莫夫階-格舍爾階沉積地層記錄了海侵過程,形成十分連續(xù)發(fā)育的碳酸鹽巖沉積,記錄了豐富的古氣候與古環(huán)境信息。本文對華南納慶剖面石炭紀卡西莫夫階-格舍爾階(307.0~298.9 Ma)的沉積地層進行間隔為5 cm的連續(xù)采樣,并開展詳細的環(huán)境磁學研究,目的是探討環(huán)境磁學參數(shù)如何響應(yīng)卡西莫夫階-格舍爾階古氣候古環(huán)境變化的影響。研究結(jié)果顯示,χ值變化范圍為(-1.01~6.01)×10~(-8) m~3/kg,平均為1.24×10~-88 m~3/kg,灰質(zhì)泥巖的χ值一般高于泥�；�?guī)r。κ-T曲線和磁滯回線測量結(jié)果顯示,磁性礦物主要是順磁性的粘土和抗磁性碳酸鹽巖,含有少量磁鐵礦和高矯頑力礦物(如赤鐵礦)。質(zhì)量磁化率(χ)、非磁滯剩磁磁化率(ARM)和釷元素具有相對應(yīng)的關(guān)系,表明它們可能具有相似的起源,均來自于陸源輸入。本文還發(fā)現(xiàn)環(huán)境磁學參數(shù)與牙形石磷灰石的δ~(18)O值具有一致的變化趨勢,即當氣候變冷時,δ~(18)O的值增大,質(zhì)量磁化率(χ)、飽和等溫剩磁(SIRM)、χ_(ARM)這三個參數(shù)的值也隨之增大。相反,在進入溫暖環(huán)境時,δ~(18)O的值減小,χ、SIRM、χ_(ARM)這三個參數(shù)的值也變小。因此,環(huán)境磁學參數(shù)可被用作海洋系統(tǒng)陸源輸入和古氣候古環(huán)境變化的指標,即海平面越低,陸源物質(zhì)輸入越多,χ、SIRM、χ_(ARM)等磁學參數(shù)值越高。
【學位單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：P318.44
【部分圖文】：

1第1章引言1.1晚古生代冰期石炭紀是地球系統(tǒng)演化的重要轉(zhuǎn)折點。在岡瓦納大陸冰川和海西運動的影響下，賓夕法尼亞亞紀的地球氣候、周圍環(huán)境、古地理地貌、生物多樣性等在不同程度上都受到了一定的影響（馬兆亮等,2013）。勞倫大陸和北非大陸于石炭紀在赤道附近聚合，如圖1-1所示，從而引起地球熱傳導(dǎo)系統(tǒng)和洋流循環(huán)體系的變化，大氣二氧化碳濃度（ρCO2）減少，冰川的活動增強，有機碳的儲藏也隨之增大，維管植物繁榮，地球氣候變得越來越冷。最終使泥盆紀的“溫室地球”變成了石炭紀-二疊紀的“冰室地球”（MontanezandPoulsen,2013）。圖1-1晚密西西比亞紀（a）和賓西法尼亞亞紀（b）古地理圖（修改自Blakey,2011）晚古生代冰期（LatePaleozoiciceage，LPIA）是典型的“冰室地球”，是顯生宙數(shù)次冰期中持續(xù)時間是最長的一個,長達70Myr（VeeversandPowell,1987；Fieldingetal.,2008;Isbelletal.,2012;MontanezandPoulsen,2013;WaterhouseandShi,2013;DiMichele,2014;Dyeretal.,2017）。LPIA使非洲、印度、澳大利亞、南美等地區(qū)在一定程度上受到了影響，后來冰期的影響擴散到中東、南極、西伯利亞等高緯度地區(qū)（Bishopetal.,2009;WatersandCondon,2012）。近來的研究發(fā)現(xiàn)LPIA并不像之前認為的那樣長時間的穩(wěn)定發(fā)展，而是如圖1-2所展示的由多個較

2短的冰期或間冰期組成（Isbelletal.,2003,2012;Fieldingetal.,2008a,c）。認為該時期的冰期是一個動態(tài)的冰期，具有以下特點：冰川的間歇性出現(xiàn)，間歇性升溫導(dǎo)致的冰川增加與減少，少量的冰川從貫穿岡瓦納大陸南部的冰川中心流失，北半球出現(xiàn)了少量的冰川，并且認為大氣CO2的變化是冰川和氣候變化最主要的驅(qū)動力（Montaezetal.,2016）。受冰川的影響，海平面發(fā)生升降變化，大氣和海洋隨之也發(fā)生變化，緯度較低的氣候會對緯度較高的氣候產(chǎn)生影響并且與之相應(yīng)的二氧化碳含量的變化而作出反應(yīng)（Montanezetal.,2007;Poulsenetal.,2007;Soreghanetal.,2008b;Birgenheieretal.,2010;Erosetal.,2012）。圖1-2晚古生代冰川的分布（修改自Hortonetal.,2012;MontaezandPoulsen,2013）石炭紀的沉積地層中記錄了構(gòu)造和環(huán)境變化信息。因此眾多科學家們對石炭紀的環(huán)境和氣候進行了研究。Miietal.（1999a）指出在泥盆紀末期-石炭紀早期，其實冰川事件就已經(jīng)開始出現(xiàn)了，伴隨著碳氧同位素增大。與此同時期，碳氧同位素的正漂事件也發(fā)生在北美和歐洲大陸，尤其對于北美的杜內(nèi)階時期內(nèi)牙形石的碳同位素正偏到千分之七左右（Saltzman,2002）。并且對此時期的氧同位素分析研究也指出了冰期的存在（Joachimskietal.,2007），所以說明在石炭紀的早期冰期就已經(jīng)存在且具有全球性。在晚維憲階時期-謝爾普霍夫階時期，氣候變得相對溫

4物滅亡事件進行了推測和估計，認為生物的演化過程與寒冷氣候和緯度較高的冰川的發(fā)生有直接的關(guān)系（Wangetal.,2013;Stanleyetal.,2003）。圖1-3奧陶紀-二疊紀出生率及滅絕率的變化趨勢（空心圓和黑色實心圓分別代表海洋無脊椎動物屬的出生和滅絕率。ESERP和LSERP代表早、晚謝爾普霍夫階；ESAKM和LSAKM代表早、晚薩克馬尓階）（修改自StanleyandPowell,2003）與此同時，陸地植被也發(fā)生了大大的轉(zhuǎn)變，初期熱帶雨林在密西西比亞紀后期形成，并在賓夕法尼亞亞紀的晚期出現(xiàn)明顯的更換交替現(xiàn)象（MontafiezandPoulsen,2013;Veeversetal.,2013;Corinne,2016;Chenetal.,2018a）。伴隨著陸地地區(qū)的擴張，使得陸地植物沿海岸地區(qū)向內(nèi)陸擴張，形成規(guī)模很大的叢林和沼澤，從而使這個時期廣泛發(fā)育了煤炭。所以，該時期一直是備受科學家們關(guān)注的一個研究方向。并且有研究指出晚古生代冰期事件對石炭紀生物多樣性和陸地植被演化產(chǎn)生了重要影響。如Stanley和Powell（2003）提到在晚古生代冰川時期，海洋表面溫度的變化對海洋環(huán)流產(chǎn)生了強烈的影響，從而在古特提斯和泛大洋的海洋生態(tài)系統(tǒng)之間產(chǎn)生了區(qū)域差異，體現(xiàn)了動物群的多樣性和豐富性。因此，對石炭紀冰期的研究尤為重要。
【參考文獻】

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本文編號：2864125