PDF《旋 回地层学的基本原理与研究方法》

旋回地层学的基本原理与研究方法 刘立薛林福 能源地质系 旋回地层学 ( C y c l o s t r a t i g r a p h y ) 主要研究轨道旋加 力( o r b i t a ! f o r c w .

g ) 与沉积旋回之间 的成因联系. 一百多年以来 . 由于 Ad h e ma r (

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4 2 ) , C r

0 1

1 (

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7 5 ) , Gi l b e r t (

1 8

9 5 ,

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0 u ) . Mi l p n K o v i t c h (

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4 1 ) 和Berger(1978)和其他研究者的不懈努 力, 旋 回地层学 的理论基础业已形 成・并可能进入繁荣时期.本文主要介绍轨道施加力与沉积旋回之间的关系、 与轨道变化有 关的旋回类型及旋回的识别等+ 以期能对我国的沉积学与地层学的研究存所推动 .

1 轨道施加力与沉积 旋回众所周知 , 最早期的地 层和沉积学研究是在 I . v e l l 的超均变论 f Ul t r d― u mi '

o r mi t a r i a n ) 的框架之下进行的.该理论认为, 地球的状态是永恒不变的, 连续地层之间的微小振荡被归 因于沉积环境的局部随机偏差.然而, 广泛分布的古代冰 J ! | 作用的发现表明, 地球并不遵从 这种均变原则 , 而是显示出周期性的繇v、A c i h : . ma r (

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4 2 ) 和Cr01l(1875)将这种气候振荡 归囚于轨道施加力的影响. G i J b e r t (

1 8 .

9 5 ) 认为, 一定的韵律层理型式记录 f敏感的相对地球 轨道韵律的反应.Mi l a n k o v i t c h (

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4 1 ) 对于轨道变化的气候啊应的计算, 为这种 具有

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4 ~

1 0

3 a周期的施加力的研究奠定了坚实的理论基础. 然而, 轨道施加力是否象 G i l b e r t (

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0 0 ) 预言的那样 , 也能在非冰川时代的地层中留下 印痕 , 其说法不一. 一些气候学家认为, 气候的轨道施加力是微不足道的 , 除非通过高纬度地 区雪和冰的反照率的正反馈放大. 一些持怀疑态度的地质学家坚信 , 即使轨道变化影响沉积 作用 , 由于地层记录中充满了间断和其它作用的烙印 , 以至于不可能识别出可靠的轨道旋 回性(Duff等,1967;

Al g e o和Wi l k i n s o n ,

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8 8 ) . 但是, 来自地层记录详细观察的研究却清楚地 表明, 沉积旋 回的确能够反映轨道施加力的变化.全新世沉积物既反映了冰川的变化 , 也反 映 了轨道 旋回(Fischer和 B o t t j e r ,1

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1 ) .全 新世远 洋沉积 物通过 生物 生 产率的变 化(Ar r h e n i u s ,

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5 2 ;

H e r b e r t 和Ma y e r .1

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1 ) , 有些地方通过溶解旋 回( G a r d n e r ,1

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5 ) 记录 了轨道施加力. 弗罗里达的碳酸盐一碎屑稀释旋 回记录了北美冰席的融化 ( R o o f 等,1991).全新世 以前地 层记录中的各种相普遍具 有重要的、 振荡的样式 ( F i s c h e r和Bottjer,1991),其时间间隔属于 Mi l a n k o v i t c h频段. 其中, 始新世绿河组 ( F i s c h e r和Robert.s,1

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1 ;

R i p e p e , Ro b e r t s 和Fischet,1

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1 ) 和三叠一侏 罗纪的 Ne w a r k岩系 《 ) l s e n,1

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6 ) 是湖相旋 回地层学研究的经典实例 . 三叠系 C , a s t i l 组硬石膏 中的

2 0 *1

0 4 a季纹泥的厚度记录代表岁 差旋 回( An d e r s o n ,

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8 2 ,1

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4 ) .白垩纪的远洋白垩和灰泥的韵律式沉枳早就被归因于轨 道施加力(Gilbert,1

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5 ) .三叠纪碳酸盐 台地 的韵 律式浮现也与轨道 施加力有 关(Schwa r z a c h e r ,

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4 7 ,

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7 5 ) . 上述事实 表明, 地 质历史 中普 遍 具有 微细 的、 多级脉 冲 式的、 与 轨道 有关 的旋 回(Fischer和Bottjer,1991).2与轨道 变化有关的旋 回类 型 地球历史中与轨道变化有关的旋 回性可分成许多频段( F r e q u e n c y b a n d ) ( 图1),其中, 原 生轨道 参数 可表现 为天 历(Calendar)段和太阳频 段(Solarfrequencyband) . 、 天历段的韵律性受太阳、 地 球和 月 球轨 道相互作用的控制,包括 潮汐,周日, 半 月和 年旋回.太阳频 段的 韵律性 涉及 太阳( 太 阳黑 子旋回) , 地球大气圈(ENSO旋回) 和磁圈(Gleisberg旋 回) 的一些现象. Mi l a n k o v i t c h段 由次生旋回构成, 尤其是地球的岁差 . 地球轴斜度的振荡和其相对于轨道椭 圆的轨道偏心率.灭绝旋回可能涉及到地球与彗星和小行星的相互作用 , Wi l s o n旋回与地 幔对流有关. 这些旋回产生的结果可分成两种情况.一种为引力的变化 , 该变化弓 l 起地球潮汐幅度 、 形状和时间的改变 .另一种为太阳幅射在地球表面上弓 l 起地理和季节分布的变化 , 如周 日、 年和 Mi l a n k o v i t c h 旋回.