沉积记录与白垩纪地球表层系统变化

摘要

地球表层系统是由岩石圈、大气圈、水圈和生物圈相互耦合和变化组成的复杂巨系统.白垩纪是地球表层系统研究的典范,在地球表层各圈层发生了众多重大地质事件.晚白垩世巨大的地幔热异常引起海底扩张速度变快,导致大量海底高原和海山的形成;同时,冈瓦纳大陆裂解,南北大西洋贯通,新的大洋水道形成,可能造成大洋环流格局的大变化.洋壳体积的增加可能使白垩纪海平面比现在高出200～300 m,大规模海侵也在晚白垩世中期达到最大范围.在这个过程中,火山作用释放出来的营养物质和火山气体的反馈作用造成的大量陆地营养物质的流入共同促使大洋水体富营养化和普遍缺氧,造成"大洋缺氧事件".CO2浓度的升高(为现今的4～10倍)是火山排气作用的直接结果,其"温室效应"也被认为可能是促成白垩纪大气和海水高温的重要原因(高于现在10℃).大洋红层(CORB)是最新提出并被广泛接受的白垩纪重要地质事件,被定义为一套分布在从外陆棚到CCD面之下深水盆地的,在富氧、低生产力和贫营养条件下较低速沉积形成的品红-红色-棕色的细粒远洋沉积物.这些发生于地球表层各圈层的重大地质事件以能量循环的方式(具体表现为C、S、P、H、O等元素循环)相互耦合和变化共同支撑着地球表层系统的运转.但是科学界对这些重大地质事件的成因机制及其所引起的全球变化性质还没有形成一致意见,原因之一就是缺乏对陆相沉积记录的研究.陆相白垩系的广泛发育和"松辽盆地白垩系科学钻探"工程的顺利实施共同构成了中国在白垩纪地球表层系统研究上的地域和材料优势,结合中国在白垩纪地球表层系统重大地质事件研究中已经形成的学术优势,从地球系统科学的角度出发,通过多学科交叉研究将是解决以上问题的关键.