第十二章 古海洋学课件PPT课件下载推荐.pptx

1、白垩纪末生物灭绝事件的始末；大洋缺氧沉积特征和意义；新生代大洋海面的变化；海水溶解作用与古CCD线的升降；沉积碳酸盐和大洋生产力变化；综合若干地质事件勾划出新生代古海洋的演化 历史。,研究的局限性：,DSDP/OD钻P孔只限于某些区域，难以真正掌 握全球信息；岩芯采取率仍不理想；年代精度不够；生物扰动干扰了一些底层顺序；沉积物成岩作用在各地有差异，影响对环境 的推断。,研究古海洋学应遵循的指导思想：,将今论古、比较转化的思想方法：将今 论古是把现代环境参数用于古代，以此来分 析并解释古代环境，用今天的成果和结论反 演古代情况；比较法则是指进行研究时，借 助于体系或系列的比较分析来地得出处结论；

2、全球变化思想方法：分析问题时从全球 大尺度的角度加以考虑和分析；,强调动态古地理时空研究的思路：以运动 的方式恢复古地理，强调时空关系，以动态的 观点分析古海洋；强调事件地质的研究方法：每一个异常事 件都有其特定的时期和特定的环境，整个海洋 演化史就是依靠许多的异常事件串连起来的。把每一事件的前因后果弄清楚，然后按照时间 顺序连接起来就是一部海洋演化史。,古海洋学与现代物理海洋学的差异：,古海洋物理参数的估算是通过间接途径 得来，而现代物理海洋学参数是通过直接测 量和计算得来的；古海洋学的时间尺度包括几十年、几百 年、千年至百万年，而物理海洋学只包括几 年甚至当年参数变化的尺度。,二、古海洋环

3、境标志,古水温测定：氧同位素法古盐度测定：硼含量法：海水中硼的浓度变化与盐度呈 函数关系，粘土矿物对硼的摄取与盐度成正 比，故硼存于粘土矿物和细粒沉积物中。沉积磷酸盐法：即SMP法。在淡水中磷酸 根与铁结合成磷酸铁；在咸水中磷酸根与钙 结合成磷酸钙。,3.古水深测定,以古生物标志古水深：肖普夫综合出三种 基本方法，1）以某些生物对光合作用的适应 能力定水深；2）利用生物的机械适应性定水 深；3）利用微体生物的种、群组合定水深。以沉积物能量带标志古水深：不同水深波 能大小和作用方式不同，由浅至深，可划分 成若干个能量作用带和能量分级界面。以沉积物中某些矿物、沙波底形和粒度参 数推断水深。,4.大

4、洋古生产率计算,大洋生产率：生物在能量循环过程中固定能 量的速率，即单位面积海洋，单位时间产生 有机质的数量，单位为g/cm2a或g/m2a。Muller等（1979）根据现代生产率等参数计 算沉积时的古生产率公式为：C有机=0.003RS0.03/s（1）100,5.古洋流,古洋流和现代洋流一样包括表层环流、上升流和 底流，但研究方法不同：古表层流的研究：古地理模拟法；古生物古 地理调查分析法。古上升流的研究：硅藻壳特别富集；生物的 相对含量变化。古底层流的研究：利用水下沉积底形及其沉 积构造研究；利用侵蚀印痕研究底洋流；粒度组 分。,三、原始海洋和前中生代的大洋演化,（1）DSDP/OD表

5、P明，海底沉积层的年龄均不超过 170Ma，现有格大洋洋底是近200Ma以来海底扩张的 产物；（2）最古老的沉积岩见于格陵兰西南部伊 苏瓦地区，年龄约3800Ma B.P；（3）大洋水是漫 长地质历史中地球内部随火山排气作用的产物，在 距今2500Ma前，海水的体积已颇具规模；（4）海洋动物群见证海洋演化。,第二节古海水,一、白垩纪末的生物灭绝事件白垩纪末，世界上共有生物2868个属，至第 三纪初期，只剩1502个属，这一现象称为 生物灭绝事件。（一）灭绝事件的研究“陨石撞击地球说”,该假说的论据：,粘土层中铂族元素剧增；粘土层中石英晶体的分子结构特征证明曾受到 过高压作用（即星体撞击）；陨石

6、撞击地球时会释放巨大的热量；小行星撞击地球，可扬起大量尘埃，散布于大 气圈内数月不散，植物光合作用受到抑止，引 起食物链的崩解，危及一系列生物；陨石撞 击地球释放的能量足以使大洋表层50cm深的海 水以及大气圈对流层下部的温度上升510；水蒸气的温室效应也使气温升高。,二、白垩纪古气候与新生代降温事件,（一）始新世末至渐新世初的降温事件古海洋第一降温事件：始新世晚期，水温急剧下降,据Shack Leton等（1975）研究，西南太平洋亚极地海域水温 从早始新世的20，至中始新世骤降至13，晚始新世低达11，即始新世渐新世之交 的急剧变冷时期，距今38Ma。,（二）中中新世的变冷事件第二降温事件

7、,进入中新世中期的大洋第二次较大规模的变 冷时期，距今14Ma左右。东南极大陆冰块形 成，海冰进一步扩展。北极也出现冰盖。Kennett（1975）认为，至晚中新世，大洋底 层水温已接近冰点，东南极冰盖扩大至大陆 海岸，其规模已与目前接近。南极冰盖形成 后一直延续至今，全球气候再未恢复到早 中新世的温度。,（三）上新世晚期和第四纪的第三降温事件,中中新世的水温降低事件，延续时间较久，直至晚中新世还有下降。上新世早、中期有 短时期增高，南极覆冰有明显退缩，并导致 海侵。上新世晚期，气候复又转冷，海水表 层温度明显降低，即新生代第三次大规模降 温时期，从距今3.2Ma开始，其重要标志是北 半球冰川

8、的发展和冰盖的形成。,三、海平面变化与海侵海退事件,引起海面升降的因素：海洋水量的变化；构造使洋盆容积变形引起海面变化；沉积物填于洋盆，使洋面上升，按现代速率 每1Ka可使海面上升4mm，每1Ma升40m；冰川、水和沉积物的均衡作用使洋底下降，容积增大，从而引起海面变化；水温和盐度的变化引起海面升降。,四、古洋流的演变,（一）现代洋流洋流是指大洋海水大规模的非周期性的水平 或垂直运动。表层洋流称为环流，包含流速、流向和流量三个参数。现代洋流的流向受控 于全球风系，科氏力、惯性力和补偿力，温、盐、密分布以及地形等五个因素；垂向环流 主要是上升流；底流是由极地冷水团引起的 沿洋底流动的海水。,（二

9、）古洋流格局的演变,1.第一次洋流事件距今38Ma的大规模降温事件，使南极冰川到 达海边。南极周围形成冷水团，该冷水团顺 洋底向北移动，形成由高纬向低纬的垂向环 流。环流的建立使白垩纪以来主要由大洋盐 度驱动型环流转变成由温度驱动的环流，从 而增强了底流的动力侵蚀和化学溶蚀作用，这使多处洋底被冲成沉积间断。,2.第二次洋流事件绕南极环流的形成,在始新世澳大利亚与南极洲分离，但南美洲与南 极洲间、南极洲与塔斯马尼亚岛间仍有狭窄陆地 相联，故环南极流尚未形成。早渐新世，塔斯马 尼亚海峡开通，使南印度洋高纬地区的较冷表层 水流入罗斯海。而在此以前，罗斯海主要受较暖 的东澳大利亚洋流的影响，故表层水温

10、很低。新 的冷水进入罗斯海，使水温降低，形成海冰，并 产生地层冷水。南美洲与南极洲间的德雷克海峡 于晚渐新早中新世开通，在极地东风影响下形 成绕南极环流。,3.第三次洋流事件,巴拿马海峡形成后，赤道暖流（古特提斯洋暖流）被分隔成数块，形成现代的环流格局，从而增强了各大洋南北向的热量交换，进一 步影响了世界气候。,4.第四次洋流事件,起源于冰岛法罗海脊的沉没，其是自格陵兰经 冰岛和法罗岛至挪威的一条水下海脊。始新世晚期：海脊成北冰洋与北大西洋之间的屏 障，阻止北冰洋冷水流入北大西洋；渐新世末期：海脊部分断落沉没于海面之下，北 大西洋表层水得以注入挪威海。中新世中期：海脊全部沉没于海面之下，北冰洋

11、 的高密度海水流进大西洋乃至世界大洋。,五、缺氧沉积和大洋缺氧事件,海洋缺氧沉积与古海洋环境密切相关，海底 有机碳的大量堆积与保存必须具备两个条件：一是上层海水的生物生产率很高，大量有机 质源源不断地沉落到海底，沉积速率很高；二是地层海水缺氧，堆积在海底的有机质不 能被有效地氧化，得以保存下来。,六、古海洋CCD线的升降史,（一）CCD线与海洋环境的关系CCD线又称深海雪线，海底一定深度之上存 在碳酸盐沉积，而在此深度之下碳酸盐全部 融解并保存下来，这个深度即碳酸盐补偿深 度。,（二）CCD升降史及其事件四次CCD升降事件,白垩纪时CCD线较浅，一般在3600m之下；渐新世三大洋的CCD线变得

12、很深；中新世的CCD线又普遍变浅；到距今10 15Ma，CCD线又回升到3700m；晚中新世至今，各大洋的CCD线一直在急剧增 深，目前估计在45004900m，成为地质历史 上CCD线的最大深度时期。,七、大洋古盐度与地中海盐度危机事件,（一）大洋古盐度海水盐度取决于以下因素：蒸发与降水的关系、结冰与融冰、陆源河水汇入、洋流运动等。盐度大小变化的作用：影响海区生物属种变化，进而导致生产力改变；影响海水成分、沉积速率变化，进而影响沉积层厚度；影响气候 环境的变化。,（二）地中海盐度危机事件气候变冷，海平面下降，导致许多边缘海干 涸成孤立的湖泊。地质时期，地中海曾多次 与大西洋隔离，变成湖泊，沉积了蒸发岩。1970年DSDP在地中海的钻探揭示其厚度达1000m以上，其间夹有海相沉积层。蒸发盐层 形成于一个短暂的时期，属于中新世最晚期墨西拿期至上新世早期，这一事件意味着 地中海曾一度干涸，致使地中海的海洋生物濒于灭绝，故称为盐度危机事件，也叫墨西 拿事件或麦申事件。,