华南晚奥陶世米兰科维奇记录及其对太阳系行为的指示意义

论文摘要

晚奥陶世发生了诸多影响深远的重大地质事件,包括晚奥陶世生物大灭绝、赫南特冰期和碳稳定同位素正偏移事件（HICE）等。探讨这些重大地质事件的成因机制及其内在相互联系离不开高精度、高分辨率的地质年代学约束。利用从地层中识别出的米兰科维奇信号,旋回地层学方法可建立分辨率达0.02–0.4 Myr的天文年代标尺。目前,国际地质年代表的新生代部分已经100%完成天文年代校正,利用稳定的405-kyr长偏心率周期,中生代部分也基本完成天文年代校正。由于缺乏放射性同位素绝对年龄、生物地层、磁性地层等年代约束,古生代旋回地层学研究起步较晚。但随着旋回分析技术的提高,尤其是基于统计学的分析方法的出现,例如ASM、TimeOpt和COCO等,这种局面逐步得到改善,古生代将成为旋回地层学研究的下一个前缘。除建立天文年代标尺之外,旋回地层学研究还可通过地质记录重建地质历史时期的太阳系混沌行为和地–月演化参数。本文对云南永善万和剖面宝塔组上部至龙马溪组底部地层开展旋回地层学研究,厚48.49 m,跨越凯迪早期至赫南特晚期,从野外露头获取样品2677个（1–2 cm采样间距）,通过磁学实验测试获得高分辨率的磁化率（MS）和非磁滞剩磁（ARM）序列。对ARM序列进行旋回分析,识别出了较好的米兰科维奇信号。在此基础上,依次进行405-kyr和33.83-kyr天文校正,建立了长达7.37 Myr的“浮动”天文年代标尺,算出万和剖面赫南特阶的持续时间为1226 kyr,晚奥陶世生物大灭绝第一幕和第二幕的持续时间分别为440 kyr和540 kyr,赫南特冰期的持续时间为830 kyr,HICE事件的持续时间为690 kyr。能量比序列（e/T和O/T）揭示,s4–s3和s3–s6的周期分别为1.32 Myr和173.6kyr,g4–g3周期由2.44 Myr减小为1.41 Myr和1.37 Myr,指示地球与火星轨道2:1共振状态的瓦解,可能与太阳系混沌行为相关。根据33.83-kyr斜率主周期计算得到晚奥陶世（445 Ma）的岁差常数k为57.159193 arcsec/yr,日长为22.3809小时,地–月距离为375 376 km。根据MS变化特征,在凯迪晚期地层中识别出了百万年尺度的冰川海平面旋回,主要受1.32-Myr超长斜率周期控制,气候变冷及海平面下降对应超长斜率周期的极大值,且超长斜率周期极大值和超长偏心率极小值的耦合可能是凯迪晚期至赫南特期冰期的诱发因素。

论文目录

• 中文摘要
• abstract
• 1 引言
•   1.1 选题依据和研究意义
•   1.2 旋回地层学研究现状
•     1.2.1 新生代
•       1.2.1.1 第四纪
•       1.2.1.2 新近纪
•       1.2.1.3 古近纪
•     1.2.2 中生代
•     1.2.3 古生代
•       1.2.3.1 晚古生代
•       1.2.3.2 早古生代
•     1.2.4 前寒武时期
•   1.3 旋回地层学研究方法
•     1.3.1 时间序列分析
•       1.3.1.1 取样和插值
•       1.3.1.2 去趋势化
•       1.3.1.3 频谱分析
•       1.3.1.4 滤波
•       1.3.1.5 天文调谐
•     1.3.2 基于统计学的天文检验方法
•       1.3.2.1 平均频谱误差法（ASM）
•       1.3.2.2 年代标尺优化法（TimeOpt）
•       1.3.2.3 相关系数法
•   1.4 古气候替代性指标
•     1.4.1 磁化率
•     1.4.2 非磁滞剩磁
•   1.5 研究内容与技术路线
•   1.6 主要成果和创新点
• 2 区域地质背景及地层概况
•   2.1 晚奥陶世重大地质事件
•     2.1.1 晚奥陶世生物大灭绝
•     2.1.2 赫南特冰期
•     2.1.3 赫南特期碳同位素正漂
•   2.2 古地理特征
•   2.3 上奥陶统年代地层格架
•     2.3.1 桑比阶
•     2.3.2 凯迪阶
•     2.3.3 赫南特阶
•   2.4 研究剖面概况
• 3 实验数据及研究方法
•   3.1 样品采集及实验
•   3.2 旋回分析过程
• 4 结果
•   4.1 MS和 ARM变化
•   4.2 碳、氧同位素变化
•   4.3 旋回地层学分析
•   4.4 构建天文年代标尺
•   4.5 幅度调制分析
• 5 讨论
•   5.1 晚奥陶世太阳系行为的地质证据
•   5.2 晚奥陶世冰川海平面变化在华南的记录
•   5.3 斜率驱动和冰川动力学
•   5.4 旋回地层对凯迪晚期至赫南特期生物和地质事件的时间约束
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 Ⅰ 图1–3 引文详细信息
• 附录 Ⅱ 本文旋回分析过程及程序代码
• 附录 Ⅲ 计算日长和地–月距离的程序代码
• 附录 Ⅳ 个人简历

文章来源

类型: 博士论文

作者: 钟阳阳

导师: 吴怀春

关键词: 旋回地层学,天文检验,太阳系行为,晚奥陶世冰川海平面变化

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地质学,地质学,地质学

单位: 中国地质大学(北京)

分类号: P534.42;P532;P597.3

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000064

总页数: 143

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