沉积物供应变化对下始新世三角洲序列的控制

学术背景

在地质学研究中，沉积序列的形成通常被认为是受控于可容纳空间（accommodation space）的变化，而沉积物供应（sediment supply）的变化往往被忽视。然而，沉积物供应的变化在沉积序列的形成中可能扮演着重要角色，尤其是在气候变化的背景下。本文的研究旨在探讨沉积物供应变化对下始新世三角洲序列的控制作用，特别是在Tremp盆地（西班牙）的浅海沉积环境中。

研究背景基于以下问题：在早始新世气候最适宜期（EECO）期间，全球气候变暖、大气二氧化碳浓度升高，且极地无冰。这一时期还伴随着多次超热事件（hyperthermal events），这些事件导致了大量碳同位素贫化的碳释放到海洋-大气系统中，进而影响了全球气候和沉积物的供应。本文通过分析Tremp盆地的沉积记录，探讨了这些气候事件如何通过改变沉积物供应来影响三角洲序列的形成。

论文来源

本文由Romain Vaucher等人撰写，作者来自多个研究机构，包括日内瓦大学地球科学系、洛桑大学地球科学研究所、巴塞罗那自治大学地质系等。论文于2024年10月9日在线发表在Geology期刊上，题为《Sediment supply variation control on lower Eocene delta sequences (Tremp basin, Spain)》。

研究流程与结果

1. 研究区域与地层分析

研究区域位于西班牙的Tremp盆地，该盆地是比利牛斯山脉南缘的一个前陆盆地，形成于伊比利亚板块与欧亚板块的碰撞过程中。研究团队在Río Ésera河附近测量了一段644米厚的地层剖面，并对地层中的沉积相、化石含量、沉积结构等进行了详细描述。

研究的主要地层单元包括Morillo石灰岩和Castigaleu组，这些地层记录了早始新世（约52.2至50.6百万年前）的浅海沉积环境。研究团队通过磁性地层学和生物地层学方法，建立了这些地层的年代框架。

2. 沉积相与地球化学分析

研究团队对293个岩石样品进行了有机碳同位素（δ13Corg）分析，以重建古气候记录。δ13Corg值的变化被用来识别碳同位素偏移（CIE），这些偏移与全球气候事件（如超热事件）相对应。此外，研究团队还使用Rock-Eval 6热解仪分析了样品的有机质含量、氢指数（HI）、氧指数（OI）和热解最高温度（Tmax），以评估有机质的来源和成熟度。

3. 沉积环境与序列分析

研究结果表明，Tremp盆地的沉积环境主要为三角洲前缘和前三角洲沉积。三角洲前缘沉积以厚层砂岩为主，而前三角洲沉积则以细粒泥岩为主。研究团队识别出了多个短期的沉积序列（S序列）和更小尺度的基本序列（E序列），这些序列反映了三角洲的进积（progradation）和退积（retrogradation）过程。

4. 气候事件与沉积物供应的关系

研究发现，三角洲的进积阶段与负碳同位素偏移（CIE）密切相关，这些负偏移对应于超热事件。这些事件导致了气候变暖、降水增加，进而增加了陆源沉积物的供应。相反，正碳同位素偏移对应于较冷的时期，沉积物供应减少，三角洲系统退积。

结论与意义

本文的研究表明，在早始新世期间，Tremp盆地的三角洲序列主要受控于沉积物供应的变化，而非可容纳空间的变化。这一发现强调了气候变化对沉积系统的重要影响，特别是在高频率的气候波动背景下。研究结果为理解浅海沉积系统的形成机制提供了新的视角，并为未来的沉积序列解释提供了重要的参考。

研究亮点

1. 沉积物供应的主导作用：本文首次系统性地证明了沉积物供应变化在三角洲序列形成中的主导作用，尤其是在气候变化的背景下。
2. 高分辨率气候记录：通过δ13Corg分析，研究团队重建了高分辨率的气候记录，并将其与全球气候事件进行了对比。
3. 多学科方法：研究结合了沉积学、地球化学和地层学方法，提供了对沉积序列形成机制的全面理解。

其他有价值的信息

本文的研究还揭示了超热事件对沉积物供应的直接影响，这些事件通过改变水文循环和侵蚀速率，显著增加了陆源沉积物的输入。这一发现为理解全球气候变化对沉积系统的长期影响提供了新的证据。

本文通过详细的沉积记录和地球化学分析，揭示了沉积物供应变化在三角洲序列形成中的关键作用，为未来的沉积学研究提供了重要的理论支持。