古生界海平面變化年代學(xué)特征

1、文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已重新整理排版.word版本可編輯，有幫助歡迎下載支持.1文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.古生代海平面變化年代學(xué)特征摘要：已確立了古生代的大部分海平而變化，但仍未實(shí)現(xiàn)完整的海平而變化歷史。我們 利用來自克拉通邊緣以及克拉通盆地的地層剖而重建了古生代完整的海平而波動(dòng)。不同海平 而變化事件，對(duì)其時(shí)間和幅度評(píng)價(jià)揭示了最難的是準(zhǔn)確估量變化量級(jí)。長期海平而特征顯示 整個(gè)寒武紀(jì)逐步上升，在晚奧陶紀(jì)到達(dá)最髙點(diǎn)，最高點(diǎn)短暫存在之后海平而由于赫南特階冰 期突然退卻。隨后在中志留紀(jì)，近中晚泥盆紀(jì)邊代，石炭紀(jì)最晚期出現(xiàn)了大量漸減的海平而 升降高位。在早泥盆紀(jì)，近密四西比紀(jì)和賓夕法尼

2、亞紀(jì)邊代，晚二疊紀(jì)記錄了海平而升降地 位。古生代記錄了 172次海平而升降事件，大小從數(shù)十米到125m。盡管近年來整合中生代和新生代的海平而升降波動(dòng)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。相對(duì)地古生代海平 而數(shù)據(jù)的重新評(píng)估和綜合沒有得到注意，其覆蓋范朗一直非常零散。古生代包含了半數(shù)以上 的顯生宙，以一些地球歷史上最吸引人的未解問題為特色。認(rèn)為未勘測過的古生代地層包含 了未恢復(fù)的重要炷類。因此古生代海平而升降歷史的重新評(píng)估不僅是作為勘察地質(zhì)學(xué)的工具, 而且有希望復(fù)蘇古生代地球科學(xué)的興趣。海平而曲線對(duì)沉積提供了實(shí)用的預(yù)測模型，因此對(duì)于地質(zhì)勘測非常重要。沿大陸邊緣基 準(zhǔn)而，內(nèi)部海道的泛濫、F涸、干旱以及因此發(fā)生的坯儲(chǔ)集和源

3、相的運(yùn)移，這些曲線對(duì)其長 期趨勢(shì)提供了可行的表現(xiàn)。在此局部構(gòu)造影響最小，沒有使地層記錄缺失（或在此構(gòu)造地質(zhì) 學(xué)能用來校正）。這些曲線也可以在一階相關(guān)性上提供幫助。海平面升降的髙低位的相對(duì)量 級(jí)、頻率和范用以及海侵的性質(zhì)都凝聚在大陸架間距上（此時(shí)聚集富有機(jī)質(zhì)沉積），地表谿 頭的持續(xù)時(shí)間，大陸架的下切作用也是地質(zhì)勘查的重要證據(jù)。在此我們提出了一個(gè)關(guān)于古生 代海平而歷史的半立量模型。它基于以生物年代地層學(xué)約朿不同質(zhì)量和可靠性多種古生代序 列中廣泛分布的層序地層學(xué)數(shù)據(jù)。盡管先前的區(qū)域海平而歷史重建僅限于不同時(shí)間片段，他們也提供了關(guān)于長短期趨勢(shì)的 大量信息，同時(shí)于整合這些信息而言也是一個(gè)非常重要的資源。

4、（見在線支持材料文檔）尤 其對(duì)于美國北部以及澳大利亞相對(duì)穩(wěn)左的克拉通邊緣和克拉通盆地是必不可少的。如同后文 討論的，我們指定對(duì)不同的區(qū)段指定了參考區(qū)域（大部分來自美國北部和澳大利亞，也包含 北部和南部非洲，歐洲西北部以及中國）。我們說明將這些區(qū)域的沉積記錄當(dāng)做在構(gòu)造活動(dòng) 相對(duì)靜止區(qū)間海平而變化的模式平均值。參考區(qū)域也與世界上其他確左明顯海侵、海退趨勢(shì)， 獨(dú)特海平而變化以及提供確切數(shù)據(jù)的區(qū)域比較。由于字?jǐn)?shù)限制，本文只對(duì)我們主要發(fā)現(xiàn)做簡 短的陳述。（也可見在線支持材料文檔）古生代海平而事件的圧年和量級(jí)。在解析基于全球范囤不同質(zhì)量功用的數(shù)據(jù)的整合特左 海平而事件遇到了困難。這些數(shù)據(jù)不僅特定于古生代，

5、而且他們也適用于更年輕的年代。然 而古生代具有一套獨(dú)特的約束條件令苴與眾不同。例如，大部分古生代洋殼都已俯沖消減（除 了一些仰沖的迫龍藏布蛇綠混雜巖之外），使直接估計(jì)洋殼的平均年齡很難實(shí)現(xiàn)，這是為了 解釋海平而升降的長期趨勢(shì)。古生代地層強(qiáng)烈偏向克拉通期后以及克拉通邊緣盆地，以大量 的不一致和地方性動(dòng)物群為特點(diǎn)。不過，這些屬性使得研究的自然位置成為了不整合界泄單 位（沉積層序）。這些不整合界立的亞層形成了現(xiàn)有的古生代文獻(xiàn)，相關(guān)或有用的研究橫跨 了一個(gè)世紀(jì)。準(zhǔn)確的地質(zhì)年代表對(duì)于任何全球整合而言都具有最重要的價(jià)值。地質(zhì)年代便在近些年變 得越來越完整。尤其是古生代的時(shí)限處在不穩(wěn)泄?fàn)顟B(tài)，最近主要的改變發(fā)

6、生在紀(jì)與期的邊代。 關(guān)于泄年最新發(fā)表的文章是由格蘭徳斯丁撰寫的。年代地層學(xué)的一些部分在近期已更新，并 被我們采用。對(duì)40Ar/39Ar年齡不斷的調(diào)諧和再校準(zhǔn)有可能會(huì)是邊界年齡更準(zhǔn)確。然而，除 了一些由輻射度測量決泄的邊界年齡之外，所有與古生代相關(guān)的都基于化石生物群。因此， 討論中生物帶的持續(xù)時(shí)間提供了層序邊界最小程度的不確定性。一個(gè)盆地與另一個(gè)相關(guān)性的精密度取決于適用于這些目的生物地層化石組合。對(duì)于古生 代生物年代地層習(xí)慣上基于若干組通常出現(xiàn)的化石，它們中的大部分往往是地方性或者相控 制的。這強(qiáng)調(diào)了運(yùn)用多重條件的必要（基于若干群的生物分配），在此有可能增加年代地層。 的信噪比。圖寒貳紀(jì)-奧陶紀(jì)

7、海平面變化。時(shí)間尺度標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域階段是由Gradstein等人以及Ogg等人模式化。 圖I到3的左半部分絕對(duì)時(shí)限標(biāo)士:校準(zhǔn)的地層分區(qū)。已知大陸冰期的區(qū)間在數(shù)值時(shí)間尺度旁邊標(biāo)注。每張 圖的右半部分以超覆曲線開始，這是在參考區(qū)估汁區(qū)域基線相對(duì)陸向和盆向的運(yùn)動(dòng)測值。與已知突出凝縮 層有關(guān)的層序也在這列中表示。層序邊界生物地層年代年齡在下一列中表示。每次短期爭件相對(duì)雖級(jí)的半 定量測值作為插入。已知商頻率周期的海平面升降回旋以及記錄下的凝縮層也在用豎線這列標(biāo)出。海平面 長期包絡(luò)線以及短期波動(dòng)曲線緊跟在海平而曲線的右邊。這列中的虛豎線代表了現(xiàn)今海平面近似值。長期 與短期海平面曲線都經(jīng)過現(xiàn)今海平面校準(zhǔn)。重建第

8、二個(gè)重要的問題，諸如關(guān)心估計(jì)海平面升降量級(jí)的不確泄性。在古生代，冰體積 代替數(shù)據(jù)的普遍缺失，例如0同位素（由于劇烈變化的成巖作用），限制我們依賴來自地 層數(shù)據(jù)的海平面變化的物理方法。精確物理判斷的根本限制源于通用基準(zhǔn)點(diǎn)的缺失，如果不 符合它海平面變化可以被計(jì)算。方便起見，我們經(jīng)常將過去的海平而升降波動(dòng)與當(dāng)今海岸線 對(duì)比。但是經(jīng)過很長周期這種比較照應(yīng)要點(diǎn)變得越來越?jīng)]有意義，因?yàn)榇箨懲ㄟ^水平的增生 /消減以及垂直方向上的運(yùn)動(dòng)而變化。能經(jīng)常合理的確立何時(shí)現(xiàn)存陸家邊緣的海水退卻，但 是通過地層數(shù)據(jù)精確測量海平而消退的量很有挑戰(zhàn)，由于大陸架未知數(shù)量侵蝕。有意義地測 量海平而上升甚至更難，由于高水位期適應(yīng)

9、空間可能為完充填，或者是由于隨后海平而下降 可能會(huì)腐蝕部分或大部分的髙水位期體系域。因此，為了使用目的，所有來自物理數(shù)拯的振 幅評(píng)估必須被認(rèn)為是相對(duì)的問不是絕對(duì)的。圖2|志留紀(jì)一泥盆紀(jì)海平而變化。詳見圖1說明?；?fù)芊治隹梢酝ㄟ^沉積物負(fù)荷的更正以及盆地底板的下潛，可以潛在地精煉這種估量。 然而，由于長期古等深線指示以及潛在的差異沉降，在這種方法中存在著需要考慮的不確左 性。邊緣冰/水負(fù)載和卸載的對(duì)應(yīng)曲線的修正，沉積物也不是精確的，能使任意一個(gè)方法的 產(chǎn)生偏差。在這些數(shù)據(jù)整合期間，我們采用的唯一有意義的方法是復(fù)制從參考區(qū)域和輔助區(qū) 域搜集到的海平而升降的概數(shù)量級(jí)（基于不同的地層層組，例如體系域的厚

10、度、深度巖相和 生物相的評(píng)估、大陸架侵蝕作用的深度以及局部回剝分析）。我們半泄量地把每個(gè)事件分類 （測值作為先前高水位期回落的疑級(jí)）為?。?5m）沖等（25m到75m）,大（75m）o從 全球范圍的數(shù)據(jù)來看，很明顯雖然海平面的長期整體（累訃）上升可達(dá)到差不多250m,特 殊的三階海平而變化很少超過150m那些事件超過0.56Ma （ My）。髙頻率（0.5My）變 化范用在小到中等之間。這些槪數(shù)受限于一-日盆地（參考區(qū)和其他地區(qū)）在未來有效地成為 支柱，以及存在更好的古等深評(píng)價(jià)存在的時(shí)候。古生代海平而歷史的重建。盡管一個(gè)世紀(jì)以 來地球科學(xué)家一直在解釋基于地層數(shù)據(jù)的海平而變化，古生代海平而完整歷

11、史的首次嘗試由 Vail等人在地震地層方法上大概描述。Hallam也回顧了累積到1980年的很多古生代海平而 數(shù)據(jù)。最近，Haq and Al-Qahtani提岀了顯生宙阿拉伯地臺(tái)的區(qū)域海平而歷史，并且將其與 基于先前整合的校正海平而變化曲線。然而，曲線的古生代部分主要描繪了二階事件，大分 持續(xù)時(shí)間5My0圖3|石炭一二疊紀(jì)海平面變化。詳見圖1說明。層序記錄是由幾個(gè)疊加沉枳旋回而成，取決于它們的成因機(jī)制。它們從高頻率的米蘭科 維奇規(guī)模冰川旋回到三級(jí)和四級(jí)海平而變化旋回，以及較強(qiáng)的構(gòu)造旋回變化。事實(shí)上，一貫 很難將三級(jí)和四級(jí)循環(huán)分開。我們有能力解析任何給定的區(qū)域年代地層的記錄，取決于保存 區(qū)段的

12、厚度、館頭的性質(zhì)、沿著大陸架-大陸斜坡-盆地輪解區(qū)段的位置以及生物地層數(shù)據(jù)。 在這里我們嘗試確左三級(jí)層序的分辨率:然而，一些四級(jí)沉枳旋回也不可避免地存在被關(guān)聯(lián)。1文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已重新整理排版.word版本可編輯，有幫助歡迎下載支持. 盡管高頻率旋回在古生代的存在更加廣泛，四級(jí)旋回中一些間隔更加明顯地保存，比如中寒 武世，中泥盆世，中晩石炭世，還有二疊紀(jì)。古生代層序地層數(shù)據(jù)全部來自露頭區(qū)域。從層序地層和地箴數(shù)拯解釋區(qū)域的海平而上升 和下降標(biāo)志應(yīng)在已在其它文章中總結(jié)過，這里不再重復(fù)。另外，一些沉積巖性特征和古生物 學(xué)也幫助我們解釋在層序地層框架區(qū)

13、域內(nèi)的露頭特征的確定。重建長期包絡(luò)線趨勢(shì)軌跡和短期的海平而歷史需要不同的方法。認(rèn)為長期變化是由于緩 慢的構(gòu)造過程引起了洋盆的容積發(fā)生變化。每個(gè)單個(gè)長期軌跡數(shù)據(jù)集必左考慮是基于相關(guān)的 聯(lián)系而不是海平而變化趨勢(shì)絕對(duì)量度。然而，基于全球大陸洪水期估汁長期變化曲線，堆疊 地區(qū)海平而數(shù)據(jù)和洋殼產(chǎn)生的平均年齡模式結(jié)果是一致的。Algeo和Seslavinsky已經(jīng)提出了 渾水歷史的解析，13個(gè)古生代大陸塊體高程測量并且估計(jì)長期海平面變化髙位應(yīng)該超過當(dāng) 前的海平而100-225m.他們也推斷古生代大陸由于造陸運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷了額外的100m的垂直運(yùn) 動(dòng)。我們估計(jì)長期髙位的上限受這種分析影響。更多最新中生界和新生的海

14、底模擬結(jié)果，盡管基于不同設(shè)想，一致指出洋殼的平均年齡: 而不是海底擴(kuò)展速率或者洋脊大小，迫使?jié)撛诘拈L期海平面變化增強(qiáng)。CogneandHumler已 推測追溯到古生代模式結(jié)果，因?yàn)楦_作用直接得到海底等時(shí)線的測量值是不可能的。反而, 他們從基于古地磁重建的大陸地塊區(qū)域測量值來估計(jì)海陸分布。貫穿多數(shù)古生代大陸塊體高 度分離和全球海平而高位之間的周期，其結(jié)果表現(xiàn)出了很好的一致性。最近在模擬研究方面, 得出了大陸邊緣可能在相對(duì)較短的地質(zhì)時(shí)期受到了與地幔流動(dòng)的相關(guān)很大程度垂直運(yùn)動(dòng)的 結(jié)論。這個(gè)過程引起當(dāng)?shù)氐匦蝿?dòng)態(tài)變化，這可能導(dǎo)致對(duì)從過去物理數(shù)據(jù)中海平而變化的低估。海平而短期變化更有可能是由世界大洋在冰

15、川過程中水的體積變化造成的。在這里描述 的古生代短期海平而變化曲線是基于幾個(gè)最好特定的參考區(qū)，在此依據(jù)我們的解釋，構(gòu)造影 響最小并且海平而變化信號(hào)更可能保存。辨析海平而變化事件是參考區(qū)，之后尋找全球范用 其他地區(qū)以及特輔助參考區(qū)。早先古生代短期海平而事件物理估計(jì)量范圍內(nèi)從幾十米到250米。最近綜合石炭紀(jì)到二 疊紀(jì)岀現(xiàn)的波動(dòng)從非冰期間隔的幾十米一直變化到成冰川主導(dǎo)周期的120米。這些區(qū)域估值 將會(huì)在未來精確化，曾經(jīng)這些討論區(qū)域都有嚴(yán)格地回剝分析。盡管我們認(rèn)為長期趨勢(shì)是真實(shí)的，對(duì)于尋找海平面升降變化量級(jí)有效估算方法有難度, 以上討論預(yù)示著長期包絡(luò)線以及短期變化的振幅仍然很難捉摸。所有的這些方法在當(dāng)

16、前被認(rèn) 為是近似的。這些觀察結(jié)果也提醒我們以大陸邊緣代表全球海平而變化重要性的角度歸納個(gè) 別海平而事件量級(jí)是沒有價(jià)值的。關(guān)于參考區(qū)的概念，其中蘊(yùn)含了認(rèn)為其中區(qū)段是現(xiàn)在研究中時(shí)間段模式平均值的最佳表 現(xiàn)。我們將某區(qū)域當(dāng)作參考區(qū)所包含的條件如下：（1）討論的時(shí)間單元代表局部構(gòu)造平靜期 并且受到了沉積后相對(duì)較小變形，因此可說明層序地層學(xué)的方法論。（2）區(qū)段數(shù)據(jù)相關(guān)性很 好，更好的是存在多種生物地層。（3）該區(qū)的露頭能夠公開使用。（4）該區(qū)域能夠容易地適 用于地史學(xué)分析以便能夠與相關(guān)的區(qū)段進(jìn)行最后的回剝，是為了分析詳細(xì)的估計(jì)海平而變化 量。我們?cè)诰€支持材料文檔中列出了所選擇的參考區(qū)和輔助區(qū)段，通過我們

17、指泄的依拯巖石 學(xué)背景和年齡來解讀層序邊界。結(jié)論和討論。本文我們提出了關(guān)于古生代海平而歷史的穩(wěn)圧工作模型，然而當(dāng)區(qū)段受限 于回剝分析時(shí)，地層年代學(xué)細(xì)化會(huì)受限制。我們的結(jié)果顯示了長期海平而曲線，包括寒武紀(jì) 到早奧陶紀(jì)期間海平面上升，中奧陶世明顯下降，在進(jìn)入晚奧陶世前大幅度上升，并且古生 代海平而最髙值是在早白堊世。其后發(fā)生的是晚奧陶世末期明顯下降，其一直持續(xù)到志留紀(jì) 早期。早白堊世剩余時(shí)間能夠觀察到在中志留世達(dá)到高潮的另一次長期海平而上升，后面緊 跟著從晚志留持續(xù)到到早泥盆世的一次下降過程。在中泥盆世能夠發(fā)現(xiàn)另一個(gè)長期上升的開 始，其到達(dá)峰值是在晚泥盆世早期。之后在弗拉斯階和法門階界限有輕微的下

18、降，并且在早文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，已重新整理排版.word版本可編輯，有幫助歡迎下載支持.1文檔來源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.法門階早期恢復(fù)，長期曲線在晚泥盆世逐漸下降以及在泥盆:世/石炭紀(jì)邊界明顯降低。在短 暫的恢復(fù)后，層序長期下降開始于中密西西比河期，在晚密四西比河期達(dá)到最低。接下來的 長期上升開始于中賓夕法尼亞系和最后只持續(xù)到賓夕法泥亞紀(jì)末期，隨后在二疊紀(jì)早期輕微 下降。海平面在早二疊世剩余部分保持穩(wěn)左。二疊世海平而開始有明顯降低趨勢(shì)，最終海平 而最低點(diǎn)出現(xiàn)在中生代的晚二疊世早期。海平而在晚二疊世的時(shí)候開始恢復(fù)，但是普遍低點(diǎn) 持續(xù)到早三疊世。短期基準(zhǔn)而變化持續(xù)時(shí)間通常是0.53.0個(gè)百萬年。已經(jīng)識(shí)別172個(gè)不連續(xù)的三級(jí)事件， 其平均持續(xù)時(shí)間是1.7個(gè)百萬年。在一些間隔期，區(qū)段還優(yōu)先保存了四級(jí)旋回，表明長周期 可能受軌道偏心率的控制。到目前為止已經(jīng)識(shí)別四個(gè)這樣的間隔期：中寒武世，中泥盆世, 中-晚仃炭世，早-中二疊世：然而四級(jí)旋回可能更為廣泛存在。較高頻率是否完全取決于更 快的沉積作用或者不明確的下伏標(biāo)志。兩個(gè)較為年輕的更高頻率旋回間隔也于冰川作用周期 一致，但對(duì)于兩個(gè)較老的間隔沒有成冰作用的記錄。應(yīng)該值得注意的是在早中密西西比河期，大多數(shù)的三級(jí)旋回持續(xù)的時(shí)間看起來非常長。 盡管特殊的長期旋回