石炭紀(jì)是晚古生代地球演化的一個(gè)重要時(shí)期,全球構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)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(zhǎng)導(dǎo)致該時(shí)期海平面頻繁發(fā)生變化,海平面變化最高可達(dá)100多米。華南石炭紀(jì)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(duì)華南納慶剖面石炭紀(jì)卡西莫夫階-格舍爾階(307.0~298.9 Ma)的沉積地層進(jìn)行間隔為5 cm的連續(xù)采樣,并開展詳細(xì)的環(huán)境磁學(xué)研究,目的是探討環(huán)境磁學(xué)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(cè)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(duì)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(xué)參數(shù)與牙形石磷灰石的δ~(18)O值具有一致的變化趨勢(shì),即當(dāng)氣候變冷時(shí),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(gè)參數(shù)的值也隨之增大。相反,在進(jìn)入溫暖環(huán)境時(shí),δ~(18)O的值減小,χ、SIRM、χ_(ARM)這三個(gè)參數(shù)的值也變小。因此,環(huán)境磁學(xué)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(biāo),即海平面越低,陸源物質(zhì)輸入越多,χ、SIRM、χ_(ARM)等磁學(xué)參數(shù)值越高。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(jì)是地球系統(tǒng)演化的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在岡瓦納大陸冰川和海西運(yùn)動(dòng)的影響下，賓夕法尼亞亞紀(jì)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(jì)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(dòng)增強(qiáng)，有機(jī)碳的儲(chǔ)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(jì)的“溫室地球”變成了石炭紀(jì)-二疊紀(jì)的“冰室地球”（MontanezandPoulsen,2013）。圖1-1晚密西西比亞紀(jì)（a）和賓西法尼亞亞紀(jì)（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(shí)間是最長(zhǎng)的一個(gè),長(zhǎng)達(dá)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(kuò)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(rèn)為的那樣長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定發(fā)展，而是如圖1-2所展示的由多個(gè)較

2短的冰期或間冰期組成（Isbelletal.,2003,2012;Fieldingetal.,2008a,c）。認(rèn)為該時(shí)期的冰期是一個(gè)動(dòng)態(tài)的冰期，具有以下特點(diǎn)：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(rèn)為大氣CO2的變化是冰川和氣候變化最主要的驅(qū)動(dòng)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(huì)對(duì)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(jì)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(xué)家們對(duì)石炭紀(jì)的環(huán)境和氣候進(jìn)行了研究。Miietal.（1999a）指出在泥盆紀(jì)末期-石炭紀(jì)早期，其實(shí)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(shí)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(duì)于北美的杜內(nèi)階時(shí)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(duì)此時(shí)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(jì)的早期冰期就已經(jīng)存在且具有全球性。在晚維憲階時(shí)期-謝爾普霍夫階時(shí)期，氣候變得相對(duì)溫

4物滅亡事件進(jìn)行了推測(cè)和估計(jì)，認(rèn)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(jì)-二疊紀(jì)出生率及滅絕率的變化趨勢(shì)（空心圓和黑色實(shí)心圓分別代表海洋無脊椎動(dòng)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(shí)，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(jì)后期形成，并在賓夕法尼亞亞紀(jì)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(kuò)張，使得陸地植物沿海岸地區(qū)向內(nèi)陸擴(kuò)張，形成規(guī)模很大的叢林和沼澤，從而使這個(gè)時(shí)期廣泛發(fā)育了煤炭。所以，該時(shí)期一直是備受科學(xué)家們關(guān)注的一個(gè)研究方向。并且有研究指出晚古生代冰期事件對(duì)石炭紀(jì)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(shí)期，海洋表面溫度的變化對(duì)海洋環(huán)流產(chǎn)生了強(qiáng)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(dòng)物群的多樣性和豐富性。因此，對(duì)石炭紀(jì)冰期的研究尤為重要。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2864125