






摘 要 【目的】侏羅紀是典型的溫室氣候時期,期間存在著氣候長期變化和短期波動,且在陸相盆地有響應。我國同期發育多個大型陸相盆地,但各個盆地中的記錄有差異,本文試圖對四川盆地東北部沉積環境及古氣候變化做較為細致的刻畫。【方法】基于該地區中—上侏羅統陸相紅層的野外詳細觀察,開展了顯微碎屑組分統計分析,碳—氧同位素分析,二氧化碳濃度重建等研究。【結果】下部巖性以紅棕色泥巖為主,向上綠灰、淺灰色長石類砂巖增多;沉積環境單元分為曲流河、湖泊和古土壤;相序上表現為中侏羅統沙溪廟組以低砂泥比的曲流河泥巖為主,常土壤化改造形成古土壤相,上侏羅統遂寧組下部湖泊泥巖和粉砂巖占優,遂寧組上部和蓬萊鎮組演變為高砂泥比的曲流河,巖性變粗地層變厚;相對于川西和川中地區,川東北地區沉積環境單元和相序較為單一。依據F/Q和F/L指數,將研究區中—晚侏羅世氣候變化分為半干旱—干旱兩個半旋回,分別對應下沙溪廟組、上沙溪廟組+遂寧組下部、遂寧組上部+蓬萊鎮組。二氧化碳濃度變化指示中侏羅世相對溫涼,晚侏羅世早期轉為溫暖,中—晚期屬于高溫炎熱氣候,與全球同期古海洋氣候格局相似。【結論】總體而言,四川盆地東北部中—晚侏羅世屬于溫涼—溫暖的干旱—半干旱氣候,與四川盆地其他地區相似,但晚侏羅世中—晚期東、西部可能存在高溫炎熱與半濕潤間斷的差異。
關鍵詞 沉積環境;干旱—半干旱;古氣候;侏羅紀;四川盆地
第一作者簡介 周敏,女,1996年出生,碩士研究生,沉積環境與古氣候,E-mail: 2285284871@qq.com
通信作者 李祥輝,男,教授,E-mail: leeschhui@126.com
中圖分類號 P512.2 文獻標志碼 A
0 引言
雖然侏羅紀是顯生宙時期溫室氣候代表時段之一,但近年來許多研究成果表明這一時期曾多次發生氣候波動,傳統的“溫室”氣候模式受到挑戰[1?2]。例如,北方域高緯度表層海洋在中—晚侏羅世之交出現了大范圍的氣溫驟降[2?6],南非、巴西東部、美國西部等地區自中侏羅世中/晚期開始發育并保存了較為典型的風成沉積體系,指示干熱氣候條件[7?8]。由此,侏羅紀的波動氣候存在著廣闊的探索前景,其細節亟需深入研究。
研究發現,處于陸地環境的中國大陸在侏羅紀時期存在著氣候分時、分區和古地理演變,并依據植物群劃分為早侏羅世早—中期、晚期、中侏羅世早、晚期、晚侏羅世五個氣候變化階段[9],表明此時期陸地環境也可能存在類似的波動氣候。然而,這種氣候變化在中國乃至東亞相關盆地是否一致,中國南方是否準確對應記錄,各個典型沉積盆地在時間和空間上是否匹配等問題仍然未得到充分論證,多數沉積盆地缺少精細和系統的刻畫。
四川盆地(川滇盆地)是晚三疊世以來中國乃至東亞最大的陸相盆地之一,記錄了豐富的晚三疊世—白堊紀陸地沉積環境及氣候演變信息,有較好的沉積地質基礎及相關成果可茲借鑒。因油氣勘探需要,前人在川西、川中地區開展了較為深入的侏羅系沉積相研究并涉及古氣候領域[10?13]。相應地,中—上侏羅統業已有較為詳盡的巖相研究成果[14?20],古氣候方面獲得了一些初步認識[13,21?26]。這為開展四川盆地中生代演化深入研究提供了基礎背景,也為中國和東亞同期環境演變和古氣候重建提供了參考。相對而言,川東地區的侏羅系研究十分薄弱,實例甚少[27?28]。另一方面,由于使用的材料和方法不一,采集的樣品數量差異,過去研究的剖面集中在某些層段或局部地區,相關成果總體來說還較為粗略,存在連續性和系統性不足甚至認識矛盾之處。
四川盆地東北部宣漢—萬源地區發育良好的侏羅系,毗鄰地區生物和年代地層有較好的研究基礎[29?36]。由此,本文對萬源市羅文一帶出露良好的中—上侏羅統進行了詳細野外觀察、剖面測制,通過薄片微相分析、碎屑組分統計、碳氧同位素測試,識別區分了不同的沉積相類型,分析了古氣候特征及變化,以期為解析四川盆地中—晚侏羅世沉積環境與古地理變遷、深入刻畫其時古氣候演變過程提供參考和支持。
1 地質背景
四川盆地位于上揚子板塊,東北部位于上揚子板塊北緣、秦嶺造山帶南側,區域構造上屬于米倉山—大巴山前緣沖斷推覆帶與川東弧形褶皺帶疊加區[36?38]。該區自前震旦系基底形成后,先后經歷了晉寧運動、加里東運動、海西運動、印支運動、燕山運動和喜山運動多期構造階段的疊加。雖然不同構造運動疊加使該地區構造變形十分復雜,但總體可分為三個階段,即太古代—元古代晉寧運動基底形成階段、晉寧運動—中三疊世末期的被動大陸/克拉通邊緣階段及晚三疊世—新生代陸內造山階段[37,39?40]。四川盆地東北部宣漢—萬源地區大地構造位置上處于大巴山南緣地帶,主要受米倉山—大巴山推覆體控制,被視為“川西前陸盆地”北東段的次級構造單元“米倉山—大巴山前陸盆地”[27,37,39,41]。
四川盆地是中國最具代表性的陸相沉積盆地之一,中生代地層發育齊全、分布廣泛、出露良好,主要為一套廣布的紅色碎屑沉積。盆地中陸相地層一般劃分為上三疊統須家河組,侏羅系自流井組和/或白田壩組、新田溝組、(上、下)沙溪廟組、遂寧組、蓬萊鎮組,白堊系川西地區天馬山組、夾關組和灌口組或川北—川東地區下白堊統區蒼溪組、白龍組、七曲寺組。本次研究層位集中在中侏羅統的上、下沙溪廟組及上侏羅統的遂寧組和蓬萊鎮組,中、上侏羅統分別與鄰區云南蘭坪—思茅盆地的和平鄉組及壩駐路組大致相當,或與楚雄盆地的張河組及蛇店組—妥店組可以粗略對比[42]。
研究剖面位于四川盆地東北部萬源市南部的羅文鎮,與宣漢縣毛壩鎮接壤。該剖面始于侏羅系—白堊系背斜核部北翼,止于曾家鄉向斜南翼。剖面起點的坐標為31.67° N,107.80° E,實測斜距約6 000 m,真厚度3 638.6 m。這些地層露頭良好,出露齊全。其中,中侏羅統沙溪廟組以紅色泥巖為主夾砂巖,上侏羅統遂寧組和蓬萊鎮組則主要為砂巖夾泥巖。
2 材料與方法
2.1 野外觀察
在實測剖面基礎上,重點觀察地層顏色、厚度、巖性、沉積構造、砂體產出形式等,這些信息用于沉積相解釋和古氣候分析。其中,砂巖中的層理類型、砂體形態及展布是進行沉積環境解釋的主要依據。野外觀察特別注意氣候指示的沉積構造辨識與分析,如泥裂、植物根跡、古土壤。古土壤辨識是巖相和古氣候分析重要的一環,其識別依據主要參考黃成敏等[43]和李祥輝等[44],涉及去層化、土壤成層化、色斑、遺跡化石、有機質含量等。作為干旱型的鈣質古土壤(calcisol)其在B層中以發育鈣質結核為標識,伴隨植物根跡、生物潛穴出現、淋濾構造、收縮面(slickenside)等識別證據。
2.2 碎屑組分統計
通過顯微鏡下碎屑顆粒成分統計,獲取巖石組分、結構等信息,為巖相解釋和古氣候分析服務。碎屑組分的含量統計采用Gazzi-Dickinson計點法,其統計原則參見王成善和李祥輝[45]主編的《沉積盆地分析原理與方法》。重點對砂巖中直徑62.5 μm以上的石英(Q)、長石(F)、巖屑(L)進行了顆粒數統計,單件樣品統計300粒以上(表1)。與此同時,開展三種碎屑指數,即長石指數(F/Q)、巖屑指數(L/Q)和氣候(F/L)指數的計算,以反映氣候特征[45?46]。
2.3 碳、氧同位素分析
分析鈣質古土壤中鈣質結核的碳、氧同位素,用于古土壤相的論證和古大氣二氧化碳(CO2)濃度估算。分析程序為:首先破開鈣質結核樣品,選擇均一的新鮮深色部位用牙鉆鉆取粉末。鉆取粉末之前需要薄片觀察,排除有碳酸鹽巖碎屑顆粒的樣品,并在鉆樣過程中特別注意避開裂縫和晶洞充填的亮晶方解石。碳、氧同位素分析在南京大學內生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室完成。實驗儀器為Finnigan公司的Delta Plus XP連續流質譜儀。碳、氧同位素的結果以δ13C和δ18O同位素比值PDB標準化表示,精度高于0.2‰。
2.4 大氣CO2濃度估算
估算CO2 參照改進后的公式[47]:Ca=S(z) (δ13Cs ?1.0044 δ13Cr?4.4)(/ δ13Ca?δ13Cs)。其中,Ca代表大氣CO2濃度(μL/L),S(z)代表土壤呼吸的CO2濃度(μL/L),δ13Cs、δ13Cr和δ13Ca分別代表成壤碳酸鹽、土壤呼吸產生的CO2、古大氣中CO2的碳同位素組成。對于古土壤呼吸濃度S(z)取值,根據古土壤的顏色我們采用2000 μL/L[48]。其中δ13Cs、δ13Cr和δ13Ca我們進行了多種校正,校正方法、公式和參數參見Ekart et al.[47]和Breecker et al.[48](表2)。
3 結果
3.1 巖性組成
野外巖性觀察和薄片鑒定顯示,研究區中—上侏羅統巖性主要為粉砂質泥巖和砂巖兩大類,可見少量粉砂巖。根據組成差異,砂巖可進一步區分五種類型,茲將巖性組成和特征總結如下。
泥巖 泥巖通常呈現紅棕色、紫紅色,可含多少不等的粉砂。后期古土壤化(見第3.2節)泥巖中常見根跡、蟲管(圖1g)、色斑、泥裂(圖1a,g)。這種巖性廣泛分布于中侏羅統沙溪廟組,比例超過70%,在上侏羅統遂寧組中介于50%~60%,蓬萊鎮組減少到20%以下。
粉砂巖 顏色大多與泥巖相似,粉砂級結構清楚,薄層或少量中層狀產出,可見(爬升)砂紋層理(圖1b)。在研究剖面上各層位總體含量不高,介于5%~10%。
砂巖 巖性以細粒—極細粒結構為主,見少量中粒結構和粗粒結構(表1、圖2),碎屑顆粒次棱角—次圓狀,填隙物泥質為主,一般少于8%(圖2);砂巖綠灰、淺灰色,多中—厚層狀,槽狀和板狀斜層理可見(圖1d,e)。根據碎屑組分的相對含量,砂巖分為五種類型(圖3)。
長石巖屑砂巖 長石相對含量介于11%~21%,石英介于55%~73%,巖屑介于16%~25%(表1、圖3)。手標本呈綠灰色(風化面黃綠色),在研究剖面上分布較少,見于上侏羅統蓬萊鎮組中第74和81層。
長石砂巖 長石占30%~40%,石英介于53%~64%,巖屑介于6%~8%(表1、圖2b)。該巖性野外呈現淺灰色,剖面上較少,見于中侏羅統沙溪廟組第40和60層。
巖屑長石砂巖 長石介于20%~35%,石英介于51%~69%,巖屑介于10%~18%(表1、圖2a)。此類砂巖野外多綠灰色,在剖面上中—上侏羅統均有分布,是研究區最為常見的一種巖性。
長石石英砂巖 長石介于15%~22%,石英介于76%~84%,巖屑占5%~8%(表1、圖3)。野外此類巖石淺灰色(風化面綠灰色),分布較少,僅在中侏羅統下沙溪廟組第6和37層出現。
巖屑石英砂巖 長石約10%,石英約76%,巖屑約14%(表1、圖2c)。所采集的樣品僅出現在晚侏羅世蓬萊鎮組一段第74層,巖石呈灰褐色(風化面黃灰色),剖面上十分罕見。
此外,在蓬萊鎮組的一段和二段底部均見(含)泥礫中粒砂巖(圖1c)。
3.2 沉積環境類型
通過野外詳細觀察解剖及顯微分析,將研究區的中—上侏羅統解釋為河流、湖泊和古土壤三種主要的沉積環境單元。
3.2.1 河流
河流相在研究區中—上侏羅統占絕對優勢,由中—細粒陸源碎屑巖構成,發育各種中—低流體條件下形成的層理,表現為曲流河特性。根據巖石組成、結構、剖面變化、砂體特征等,河流環境可劃分為河道、天然堤、洪泛平原和水道間四個次級沉積環境單元。
河道 由心灘+邊灘構成。心灘巖性主要為中、細粒砂巖,發育大型板狀及槽狀斜層理(圖1d,e),沖刷面發育,垂向上斜層理交叉疊置,砂體(長)透鏡狀,側向變化較快。邊灘的沉積稍復雜,泥巖、粉砂巖和砂巖不同程度發育,波痕和砂紋層理可見,泥巖或粉砂巖都可呈小型透鏡體出現。河道砂巖亞相是上侏羅統的主要次級巖相類型。
天然堤 包括狹義的堤岸+決口扇兩個次級單元。堤岸沉積主要由綠灰色細砂巖、棕紅色粉砂巖、泥巖組成,單個堤岸亞相下部砂、泥巖互層,發育低流態斜層理,上部變細,粉砂巖和泥巖為主,可發育(爬升)砂紋層理(圖1b)和水平層理。該亞相在沙溪廟組和遂寧組中較為常見。決口扇沉積雖然巖性組成和沉積構造與堤岸有些相似,但砂體形態有差別。一個重要的識別特征是粉砂巖和泥巖與下伏堤岸或洪泛平原的沉積呈一定交角(圖1f),與三角洲前緣砂體相比高度較低、交角較小。此環境次級單元在沙溪廟組和遂寧組可見。
洪泛平原 巖性基本為棕紅色泥質粉砂巖和泥巖,偶夾綠灰色薄層細砂巖,沉積厚度較大且連續,局部見砂紋層理和水平層理。該環境單元沉積廣泛分布于沙溪廟組和遂寧組。
水道間 巖性與洪泛平原相同,但產出形態和規模不同,呈薄透鏡狀,側向延伸范圍局限,常夾持于河道砂體之間,有時可能為池塘或牛軛湖。該亞相多見于蓬萊鎮組。
3.2.2 湖泊
巖性以棕紅色泥巖和粉砂巖為主,夾少量薄層灰黃色極細砂巖,可見水平層理、砂紋層理。與洪泛平原的差別是后者泥巖中出現寬大的泥裂(圖1a)。鑒于缺少深灰、暗色細粒沉積及相關深水化石證據,推測湖泊規模不大,水體較淺,多屬于濱淺湖甚至水塘。區內湖泊相不甚發育,僅見于遂寧組下部。該剖面上沙溪廟組的上部發現了一層含雙殼的泥巖,應屬于湖泊記錄。
3.2.3 古土壤
古土壤長期以來在沉積環境單元分類中被忽略,可能的原因有兩點:一是未被識別,二是認為不屬于沉積環境類型,系表生成巖改造產物。我們認為,土壤化不是成巖產物。因為在土壤化期間不僅對先期沉積物進行改造,而且發生了強烈的同生生物和(化學)沉積作用。重要的是它并未經過埋藏階段,先期沉積并未成巖。基于此,現代土壤被視為土壤環境。此外,古土壤作為同生沉積作用的產物與上、下巖層的形成幾乎是同時的,在地質尺度上難以分辨。深時時期的古土壤結構在理論上包括O 和A~E六層,但是大部分O~A兩層難以保存,且在沉積巖區的多套古土壤中也見不到C~E層,絕大多數保存下來的是B層。
此次觀測到的侏羅系古土壤基本上發育含有鈣質結核的Bk層(k代表一種土質類型)。根據土壤層中發現的植物根跡、蟲管、收縮滑擦面、淋濾構造、成壤碳酸鹽巖(鈣質結核)等記錄(圖1g,h),認為研究區主要屬于鈣質古土壤類型。這些鈣質古土壤在中—上侏羅統中均有出現,其中沙溪廟組最為豐富,系對洪泛平原泥巖改造的結果。
3.3 碎屑指數
對實測剖面中24件砂巖樣品進行了薄片觀察,并選取了其中的16件樣品進行碎屑組分統計分析,結果顯示,長石指數F/Q值介于0.13~0.75,巖屑指數L/Q值介于0.06~0.46,氣候指數F/L值大多大于1,主體介于1.0~3.0,少數達5.5(表1)。
3.4 碳—氧同位素
野外觀察表明,這些土壤中的鈣質結核質地堅硬,固結強度大。顯微薄片顯示,鈣質結核大部分為微晶方解石組成,泥質含量較高,介于10%~20%,極少含有石英、巖屑和長石碎屑(lt;0.1%),未見碳酸鹽巖碎屑組分。部分鈣質結核樣品中含少量裂縫和晶洞亮晶方解石,牙鉆粉末取樣已避開亮晶方解石。陰極發光結果都呈現均一弱光或暗棕紅色或弱橙色光,表現為同期方解石沉淀。碳—氧同位素散點圖(圖4)指示二者的相關性甚小,表明各自獨立。上述四個方面的特征說明這些成壤碳酸鹽巖未經成巖改造或者改造甚微,所測碳同位素比值可以用于鈣質古土壤的判別依據并進行pCO2估算。
對沙溪廟組14件、遂寧組1件、蓬萊鎮組3件樣品測試結果顯示:δ18O 最大值為-8.48‰,最小值為-11.70‰,平均值為-10.32‰;δ13C最大值為-3.71‰,最小值為-10.15‰,平均值為-7.41‰(圖4)。這些碳同位素比值范圍證實樣品屬于成壤碳酸鹽巖。
3.5 古大氣CO2濃度
如上,研究剖面的鈣質結核樣品少有成巖印記,可以進行pCO2 估算。估算的pCO2 結果為:沙溪廟組270~940 μL/L,平均值為600 μL/L,約為工業化革命前280 μL/L的2.5 倍;遂寧組1 件樣品為1 272 μL/L;蓬萊鎮組介于2 920~3 060 μL/L,相差甚小(表2),是工業化革命前的8~10倍。
4 討論
4.1 沉積環境演化
從沉積環境解釋來看,研究區中—上侏羅統最基本和主要的環境單元是曲流河,次為古土壤,湖泊僅限于遂寧組下部。另一方面,沉積相在時間演化序列上呈現一定規律,相序總體表現由古土壤、低砂泥比的曲流河演變為砂泥比高的曲流河,向上巖性變粗巖層變厚(圖5),具體表現如下。
中侏羅世時期,川東北沙溪廟組總體上為一套泥巖為主的曲流河相,以紅棕色、紫紅色洪泛平原粉砂質泥巖+粉砂巖為特征,間夾綠灰、黃綠色河道(心灘+邊灘)砂巖+泥巖、少量水道間泥巖、決口扇粉砂巖+泥巖,砂質沉積總體上少于20%(圖5)。此期的沉積環境另一個特色是大量的洪泛平原泥巖因暴露而發生土壤化,且多有淋濾作用和生物作用,形成大量鈣質結核(圖5)。同時期西部成都—蒲江一線以砂質河流及三角洲砂巖相為主[28,54?55]或為辮狀河—曲流河三角洲砂巖相組合[17,19],在川西凹陷識別出沖積扇、河流、扇三角洲、三角洲和湖泊相多種沉積相類型[14,18,56]。由此,川東(北)地區此期以細粒洪泛平原和古土壤為主,與川西和川中地區的多種巖相組合明顯不同。
晚侏羅世階段,沉積相的演化可以分為兩個時期(圖5)。初期為湖泊泥巖相階段,即在遂寧組下部表現為棕紅色的泥巖、粉砂巖,偶夾細粒砂巖。之后的沉積階段包含遂寧組的中上部和蓬萊鎮組的全部,主體為曲流河砂巖夾泥巖,顯示曲流河之河道(心灘)砂巖占優勢,砂泥巖比超過3∶1,可含邊灘砂—泥巖、洪泛平原和水道間泥巖+粉砂巖亞相(圖5)。另一個重要變化是此期古土壤大幅度減少。
在川西地區,遂寧組被認為是湖灣分隔的曲流河+三角洲沉積體系為特征[16]。這些巖相組合特征與本區下部只存在湖泊相、上部為河流體系(決口扇+堤岸+河道)也存在明顯差別。
蓬萊鎮組在川西、川中大部地區沉積相被識別為湖成三角洲和湖泊相[12,15,24]、沖積扇和曲流河相[12,24,59]。在廣元同期的地層為蓮花山組,沉積環境屬于辮狀河及沖積扇[57]。顯然,川西凹陷的巖相較川東同期巖相更為復雜多變。
上述川西凹陷、川中地區和川東北一帶沉積環境/巖相的較大差異,可能是古地理和盆地位置的不同引起,即川西一帶可能在此時處于盆地中心,是匯水集聚地,且距物源區近,因此湖泊和三角洲發育;川東(北)則可能遠離盆地/沉降中心,屬于匯水盆地的過渡和輸送地段。
4.2 氣候變化
前述結果顯示F/Q指數普遍大于0.2,且有近一半樣品大于0.4;同樣,F/L比值大于1.0的占80%以上,大于2.0的占50%以上(表1、圖5)。這些指數特征表明,川東北地區中—晚侏羅世普遍干燥,使得長石碎屑組分得以保存下來。鈣質古土壤是一種典型的干旱型土壤類型,通常指示干旱— 半干旱氣候[60?61]。研究區中侏羅世鈣質古土壤極其發育(圖5),說明這一時期氣候屬于干旱—半干旱氣候。我們以F/Q指數0.4、F/L比值2.0為界線,將萬源地區的古氣候分為半干旱—干旱兩個半旋回,分別對應下沙溪廟組、上沙溪廟組+遂寧組下部、遂寧組上部+蓬萊鎮組(圖5)。
pCO2估算結果顯示,中侏羅世一般低于940 μL/L,平均值約600 μL/L,晚侏羅世在遂寧組和蓬萊鎮組逐漸分別上升超過1 000 μL/L和3 000 μL/L,是工業化革命前約280 μL/L的3~10倍。眾所周知,CO2是一種溫室氣體,其濃度直接與氣候冷暖有關。因此,推測中侏羅世雖然處于干旱—半干旱氣候狀態,但相對溫涼;晚侏羅世早期則轉變為溫暖氣候,中—晚期則可能屬于高溫炎熱溫室氣候。這一pCO2變化指示的增溫趨勢與全球古海洋變化格局基本一致,且特別趨同于海洋雙殼氧同位素指示的古海水溫度大幅度增加的模型[2]。梁斌等[62]對采自四川廣元、大足和自貢的上沙溪廟組鈣結核樣品分析估算的pCO2 為1 400~2 800 μL/L,遠大于本文的結果。原因是其采用的S(z)采用的是大值10 000 μL/L,而其鈣結核的δ13C值與本次分析結果相近。
關于四川盆地其他地區中侏羅世的古氣候,目前較多利用全巖地球化學來進行研究。如李小平等[63]對四川西南一帶的沙溪廟組元素地球化學分析后提出了溫暖潮濕的觀點;錢利軍等[25]對成都—安縣一帶的沙溪廟組湖相沉積的微量元素和稀土分析后指出總體屬于溫暖干旱氣候條件,存在局部轉涼的間斷;王全偉等[21?22]對自貢泥巖樣品的元素地球化學分析后認為沙溪廟組沉積期以干旱溫涼為主,并伴有溫帶潮濕氣候。此外,木化石群[34]、黏土礦物[23]、古土壤[13]也證實該階段以干旱氣候為主,或含有干冷[23]或潮濕特征[13]。由此可見,四川盆地東、西部在中侏羅世的氣候總體一致,以(半)干旱溫涼為主,存在部分潮濕間斷的可能原因是使用的材料差別和樣品分辨率的不同。
相對于早—中侏羅世而言,四川盆地晚侏羅世的古氣候研究成果較少。重慶綦江蓬萊鎮組松柏類植物群顯示,與中侏羅世相比晚侏羅世氣候并未發生根本性變化,一直保持干旱—半干旱氣候[34]。川中射洪地區的沉積特征也顯示了半干旱特征[24]。這些結果與本文氣候認識基本相同。近期利用古土壤參數指示晚侏羅世轉變為干旱—半濕潤氣候[13]。對于半濕潤氣候的差異認識,可能是古土壤參數定量估算引起,即原文獻對古土壤Bk層之上消失的富有機質古土壤A~O層存在的判別和厚度估算是關鍵,可能存在一定的偏差。
上述區域氣候特征記錄和氣候指示表明,四川盆地中侏羅世沙溪廟組沉積期的氣候總體上一致,屬于干旱—半干旱溫涼氣候;晚侏羅世(遂寧組+蓬萊鎮組沉積期)的氣候在前期基礎上繼續保持干旱—半干旱狀態,可能存在西部半濕潤間斷和東部炎熱的差別。關于半濕潤氣候間斷[13]及本文炎熱氣候的差異推測有待于進一步論證。
5 結論
(1) 研究剖面的沉積環境以曲流河占絕對優勢,含少量湖泊單元,在沙溪廟組的洪泛平原泥巖基礎上發育大量古土壤。沉積環境及其沉積記錄在時間演化序列上由下向上表現為由低砂泥比演變為以高砂泥比的曲流河,向上變粗變厚。中侏羅世沙溪廟組是一套以棕紅色、紫紅色洪泛平原泥巖為特征的曲流河相,常古土壤化,砂泥比低,小于1∶5~1∶10;晚侏羅世階段,沉積初期(遂寧組下部)為湖泊泥巖相,之后遂寧組的中上部和蓬萊鎮組表現為曲流河砂巖夾泥巖,砂泥比較高,一般大于2∶1~3∶1,古土壤化明顯減弱。與四川盆地其他地區相比,川東北地區的巖相相對單一,可能與巖相古地理/盆地位置相關。
(2) 基于F/Q和F/L指數將研究區的中—晚侏羅世分為半干旱—干旱兩個半旋回,分別對應下沙溪廟組、上沙溪廟組+遂寧組下部、遂寧組上部+蓬萊鎮組。依據pCO2 估值推測中侏羅世沙溪廟組相對溫涼,晚侏羅世早期遂寧組屬于溫暖氣候,中—晚期蓬萊鎮組沉積階段可能屬于高溫炎熱溫室氣候,與全球古海洋氣候變化格局一致。對比四川盆地其他地區的氣候指針指示,東、西部的氣候總體上一致,屬于干旱—半干旱氣候,但蓬萊鎮組沉積時期在川西可能有半濕潤間斷。
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基金項目:國家自然科學基金項目(41672097)[Foundation: National Natural Science Foundation of China, No. 41672097]