Sự kiện thiếu oxy đại dương Cenomanian-Turonian, I. Địa tầng và phân bố của các lớp chứa carbon hữu cơ phong phú và sự biến thiên δ 13 C trong môi trường biển
Tóm tắt
Các lớp trầm tích biển được hình thành trong thời kỳ muộn Cenomanian và sớm Turonian thể hiện các đặc điểm liên quan đến lithological, faunal và geochemical cho thấy rằng nhiều phần đáng kể của đại dương thế giới thường xuyên thiếu oxy. Tại, hoặc rất gần với ranh giới Cenomanian-Turonian, cách đây từ 90.5 đến 91.5 triệu năm, tình trạng thiếu oxy đặc biệt rõ rệt trong khoảng thời gian dưới 1 triệu năm. Sự kiện thiếu oxy đại dương ngắn ngủi này đã được gọi là ‘Sự kiện thiếu oxy đại dương Cenomanian-Turonian’ (OAE). Các trầm tích biển được hình thành trong sự kiện này, khi so sánh với hầu hết các tài liệu từ Phanerozoic, có độ phong phú bất thường của các lớp đá phiến màu xám sẫm đến đen, giàu pyrite, với hàm lượng carbon hữu cơ tổng cộng dao động từ 1 đến 2% cho đến hơn 20%, chủ yếu có nguồn gốc từ plankton biển. Việc thiếu sự xáo trộn sinh học trong các lớp đá này được cho là chỉ ra sự vắng mặt của fauna đào dưới đáy do điều kiện thiếu oxy. Trong các phần đá vôi pelagic và shelf đồng thời, các đá phiến tối màu có thể không tồn tại; trong những phần như vậy, ranh giới Cenomanian-Turonian được đánh dấu bằng các giá trị δ 13 C lên tới +4.0‰ hoặc +5.0‰, trái ngược với các giá trị δ 13 C từ +2.0‰ đến +3.0‰ ở các đá vôi ngay trên và dưới ranh giới. Các giá trị δ 13 C cao được xem như là sự giàu có của đại dương toàn cầu về các giá trị δ 13 C do việc khai thác chọn lọc của δ 12 C bởi plankton biển, các thành phần hữu cơ mà không được tái chế lại vào bể chứa đại dương trong khoảng thời gian này của việc chôn lấp carbon hữu cơ tăng cường. Trong nhiều bể, fauna foraminifera đáy thiếu vắng trong các lớp ở hoặc gần ranh giới Cenomanian-Turonian hoặc bao gồm các fauna agglutinate nghèo nàn trong khi fauna foraminifera plankton và các mảnh vụn radiolarian đa dạng có thể phong phú tại chỗ. Những vùng không có foraminifera đáy này đã được các nhà nghiên cứu trước đây diễn giải là kết quả của tình trạng thiếu oxy của nước đáy.
Một sự tương quan giữa các giá trị δ 13 C tích cực cao và sự giàu mangan trong các đá vôi shelf đã được các nhà nghiên cứu khác chỉ ra; dữ liệu được trình bày ở đây xác nhận sự tương quan này.
Các trầm tích thể hiện một hoặc nhiều đặc điểm trên đã được nghiên cứu và xác định từ nhiều bối cảnh bể khác nhau như các cao nguyên giữa đại dương của lưu vực Thái Bình Dương, các tuyến đường nội địa Bắc Mỹ, các tuyến đường nội địa và shelf châu Âu, các vịnh và tuyến đường xung quanh Châu Phi, các bờ Tethyan và khu vực Caribbean. Các khối nước thiếu oxy được đề xuất có hình thức một vùng thiếu oxy mở rộng và tăng cường. Diễn giải palaeobathymetric của các lớp từ các chuỗi và phần shelf châu Âu và châu Phi, cùng với các phần trong Lưu vực Nội địa Tây Mỹ cho thấy rằng các vịnh nông, bị ngập bởi sự thăng trầm nhanh chóng của Cenomanian-Turonian, đặc biệt thuận lợi cho việc lắng đọng các trầm tích anoxic cũng như các shelf lân cận và các tuyến đường nông cratonic. Sự phân bổ của các đá shales carbonaceous đen và các đá vôi nước nông màu sáng đến đỏ đồng thời được đánh dấu bởi một ‘cú nhảy’ δ
13
C cho thấy rằng bề mặt trên của vùng thiếu oxy đại dương Cenomanian-Turonian lan rộng, được tăng cường, nằm cách bề mặt biển từ 100 đến 200 mét ở hầu hết các khu vực; bề mặt dưới có lẽ nằm từ 1.5 đến 2.5 km dưới mức nước biển. Giai đoạn chính của Sự kiện thiếu oxy đại dương Cenomanian-Turonian như được minh họa bởi ĐH Bonarelli tại dãy núi Apennines của Ý và Dải Đen của Yorkshire và Humberside ở Anh kéo dài chưa đến 1 triệu năm. Ở một số bể, nơi hình dạng bờ biển và hướng gió có hiệu quả trong việc tạo ra các điều kiện lên dòng mạnh mẽ, khuynh hướng lắng đọng các facies giàu carbon tăng lên và các facies như vậy đã được lắng đọng tại một số vùng lên dòng dự đoán trước và sau Sự kiện thiếu oxy đại dương Cenomanian-Turonian. Tuy nhiên, sự phân bố rộng rãi của các trầm tích anoxic được lắng đọng đồng bộ trong một sự kiện ngắn ngủi như vậy cho thấy rằng các trầm tích như vậy không chỉ đơn thuần là sản phẩm của các đặc điểm khí hậu hoặc khối nước bể cục bộ mà là kết quả của sự mở rộng toàn cầu và tăng cường của vùng thiếu oxy đại dương Cenomanian-Turonian liên quan đến phản hồi giữa sự gia tăng mực nước biển và palaeoceanography khu vực. Palaeoceanography của Sự kiện thiếu oxy đại dương Cenomanian-Turonian được thảo luận chi tiết trong một bài báo đi kèm bởi Arthur
Từ khóa
#Cenomanian #Turonian #sự kiện thiếu oxy #trầm tích biển #carbon hữu cơTài liệu tham khảo
Arthur M. A., Natland J. H. , Talwani M., Hay W. W., Ryan W. B. F. Carbonaceous sediments in North and South Atlantic: the role of salinity in stable stratification of early Cretaceous basins Deep Drilling Results in the Atlantic Ocean: Continental Margins and Paleoenvironment 1979 3 297 344 Washington, American Geophysical Union, M. Ewing Series
Arthur M. A., Premoli-Silva I. , Schlanger S. O., Cita M. B. Development of wide-spread organic carbon-rich strata in the Mediterranean Tethys Nature and Origin of Cretaceous Carbon-Rich Facies 1982 London Academic Press 7 54
Arthur M. A., Schlanger S. O. Cretaceous ‘oceanic anoxic events’ as causal factors in development of reef-reservoired giant oil fields Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1979 63 870 885
Arthur M. A. Schlanger S. O. Jenkyns H. C. The Cenomanian-Turonian oceanic anoxic event II. Paleoceanographic controls on organic matter production and preservation 1986 this volume
Axelrod D. I. Role of volcanism in climate and evolution Spec. Pap. Geol. Soc. Am. 1981 185 1 59
Barron E. J., Washington W. M. Numerical climate modeling: An exploration frontier in petroleum source rock prediction Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1983 67 419
Berger W., von Rad V. , Hays D. E., Pimm A. C. , et al. Cretaceous and Cenozoic sediments from the Atlantic Ocean Initial Reports Deep Sea Drilling Project 1972 14 Washington D.C. U.S. Government Printing Office 784 954
Birkenmayer K. Jurassic and Cretaceous lithostratigraphic units of the Pieniny Klippen Belt, Carpathians, Poland Studia Geol. Pol. 1977 45 1 58
Birkenmayer K., Jednorowska A. Upper Cretaceous stratigraphy in the Pieniny Nappe at Sromowce Nizne, Pieniny Klippen Belt (Carpathians, Poland) Studia Geol. Pol. 1984 83 25 50
Bolli H. Zur stratigraphie der oberen Kreide in den höheren helvetischen decken Eclog. Geol. Helv. 1944 37 217 329
Bosellini A., Loriga C., Busetto C. I bacini cretacei del Trentino Riv. Ital. Paleont. 1978 84 897 946
Burnhill T. J., Ramsay W. V. , Illing L. V., Hobson G. D. Mid-Cretaceous paleontology and stratigraphy, Central North Sea Petroleum Geology of the Continental Shelf of North-West Europe 1981 London Institute of Petroleum 245 254
Burollet P. F. Contribution à l’étude stratigraphique de la Tunisie centrale Ann. Mines Geol., Tunis 1956 18 1 350
Burollet P. F. Géologie et sédimentologie de la Tunisie Exc. 1975 15 Nice, France IX Cong. Int. Sed. 172 pp
Cahen L. Géologie du Congo Belge 1954 S. A., Liege H. Vaillant-Carmanne 547 pp
Cannon W. F., Force E. R. , Shanks W. P. Potential for high-grade shallow marine manganese deposits in North America Cameron Volume on Unconventional Mineral Deposits 1983 New York American Inst. of Mining Metallurgical and Petroleum Engineers Inc. 175 189
Clifford H. J., Rogers G., Musrati H. , Halbouty M. Geology of a stratigraphic giant: Messla field, Libya Giant Oil Fields of the Decade 1968–1978 1980 30 507 524 Mem. Am. Ass. Petrol. Geol.
Cunningham R., Kroopnick P. M. , Poag W., de Graciansky P. C. , et al. Inorganic and isotopic geochemistry of sediments from DSDP Sites 549–551, northern North Atlantic Initial Reports Deep Sea Drilling Project 1985 80 Washington, D.C. U.S. Government Printing Office 1073 1079
Davies T. A., Luyendyk B. P. , et al. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project 1974 26 Washington, D.C. U.S. Government Printing Office 1129 pp
Davis A. E. The Pepper shale Guide to the mid-Cretaceous geology of Central Texas. Baylor Geol. Soc. 1958 67 69
Deegan C. E., Scull B. J. A proposed standard lithostratigraphic nomenclature for the Central and Northern North Sea Rep. Inst. Geol. Sci., No. 77/25 1977 36 pp
Demaison G. J., Moore G. T. Anoxic environments and oil source bed genesis Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1980 64 1179 1209
DSDP scientific staff Goban Spur Transect is drilled Geotimes 1982 27/5 23 24
DSDP scientific staff Leg 89 drills Cretaceous volcanics Geotimes 1983 28/4 17 20
Dürr St. H. Geologie de Serrañia de Ronda und ihrer sudwestlicher Auslaüfer (Andaulsien) Geol. Romana 1967 6 1 73
Einsele G., Wiedmann J. , Von Rad U., Hinz K., Sarnthein M., Seibold E. Turonian black shales in the Moroccan coastal basins: first upwelling in the Atlantic Ocean? Geology of the Northwest African Margin 1982 New York Springer-Verlag 396 414
Ernst G., Schmid F., Klischies G. , Wiedmann J. Multistratigraphische Untersuchungen in der Oberkreide des Raums Braunschweig-Hannover Aspeckte der Kreide Europas 1979 6 11 46 Int. Union Geol. Sciences, Series A
Finch R. C. Mesozoic stratigraphy of central Honduras Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1981 65 1320 1333
Fischer A. G., Arthur M. A. Secular variations in the pelagic realm Spec. Publ. Soc. econ. Paleont. Miner. 1977 25 19 50
Flores G. , Blant G. The Cretaceous and Tertiary sedimentary basins on Mozambique and Zululand Basins Sedimentaires du Littoral Africain 1973 Paris Assoc. Serv. Geol. Africains 81 111
Force E. R., Cannon W. F., Koski R. A., Passmore K. T., Doe B. R. Influences of ocean anoxic events on manganese deposition and ophiolitehosted sulphide preservation Paleoclimate and Mineral Deposits 1983 822 26 29 U.S. Geological Survey Circular
Frush M. P., Eicher D. L. Cenomanian and Turonian foraminifera and paleoenvironments in the Big Bend region of Texas and Mexico Spec. Pap. geol. Ass. Canada 1975 13 277 301
Groupe de travail européen des foraminifères planctoniques Atlas de foraminifères planctoniques du Crétacé Moyen (Mer Boréale et Téthys) Cahiers de Micropaleont. 1979 1 30 pp
Harland W. B., Cox A. U., Llewellyn P. G., Pickton C. A. G., Smith A. G., Walters R. A Geologic Time Scale 1982 Cambridge Cambridge University Press 131 pp
Hart M. B. Oceanic anoxic event 2 on-shore and off-shore S.W. England 1985 6 Proc. Ussher Soc. 183 190
Hart M. B., Bigg P. J. , Neale J. W., Brasier M. D. Anoxic events in the chalk seas of north-west Europe Microfossils from Recent and Fossil Seas 1981 The British Micropalaeont. Soc. 177 185
Hernandez-Pacheco F. Los materiales bituminosos de la Serrañia de Ronda (Málaga) Bolet. Soc. Española Nat. Hist. 1936 36 245 275
Hinte J. E. van A Cretaceous time scale Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1976 60 498 516
Kauffman E. G. Geological and biological overview: western interior Cretaceous basin Mountain Geologist 1977 14 75 99
Kennedy W. J., Wright C. W., Hancock J. M. Groupe Français de Crétacé Ammonite zonation and correlation of the upper-most Cenomanian and Turonian of southern England, Sarthe, and Touraine Colloque sur le Turonien 1981 Paris Mem. Mus. Nat. His. Naturelle 175 183
Larson R. L., Moberly R. , et al. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project 1975 32 Washington, D.C. U.S. Government Printing Office 973 pp
Lawrence S., Coster P. Petroleum potential of offshore Guyana Oil & Gas Jl. 1985 83 Dec. 9th 67 74
Leplat J., Robaszynski F. Une couche á rotalipores dans les “Dièves” (Crétacé supérieur) dans un sondage à Trith (Nord) Ann. Soc. géol. Nord 1971 91 199 202
Letolle R., Pomerol B. Mise en évidence dans les craies du Bassin de Paris d’un accident dans le répartition du δ13C d’âge Cénomanian terminal C.R. Acad. Sc. Paris 1980 291 133 136 Serie D
McNeil D. H., Caldwell W. G. E. Cretaceous rocks and their foraminifera in the Manitoba escarpment Spec. Pap. Geol. Ass. Canada 1981 21 1 439
Michelsen O. Geology of the Danish Central Graben. 1982 8 132 pp Geol. Survey Denmark, Series B
Naidin D. P. , Reyment R. A., Bengtson P. The Russian platform and the Crimea Aspects of Mid-Cretaceous Geology 1981 New York Academic Press 29 68
Nairn A. E. M. , Moullade M., Nairn A. E. M. Northern and eastern Africa The Phanerozoic Geology of the World II: The Mesozoic, A. 1978 New York Elsevier Sci. Pub. Co. 329 370
Nygaard E., Lieberkind K., Fryeman P. , Kaasschieter J. P. H., Reijers T. J. A. Sedimentology and reservoir parameters of the Chalk Group in the Danish Central Graben Petroleum Geology of the Southeastern North Sea and the Adjacent Onshore Areas. Geol. N Mijnbouw 1983 62 177 190
Parrish J. T. Upwelling and petroleum source beds, with reference to Paleozoic Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1982 66 750 774
Petters S. W., Ekweozor C. M. Petroleum geology of Benue Trough and southeastern Chad Basin, Nigeria Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1982b 66 1141 1149
Pratt L. Influence of paleoenvironmental factors on preservation of organic matter in Middle Cretaceous Greenhorn Formation, Pueblo, Colorado Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol. 1984 68 1146 1159
Pratt L., Threkeld C. N. , Stott D. F., Glass D. J. Stratigraphic significance of 13C/12C ratios in mid-Cretaceous rocks of the Western Interior, USA The Mesozoic of middle North America 1984 9 305 312 Mem. Can. Petrol. Geol.
Renz O. , Reyment R. A., Bengtson P. Venezuela Aspects of Mid-Cretaceous Regional Geology 1981 New York Academic Press 197 220
Reyment R. A. , Reyment R. A., Bengtson P. Colombia Aspects of Mid-Cretaceous Regional Geology 1981 New York Academic Press 175 196
Robaszynski F. Les foraminifères pélagiques des “Dièves” crétacées aux abords du golfe de Mons (Belgique) Ann. Soc. géol. Nord 1971a 91 31 38
Robaszynski F. Les “Dièves” de Mauberge (Nord) et leurs deux Tourtias (Crétacé supérieur) Ann. Soc. géol. Nord 1971b 91 193 197
Salaj J. Contribution a la microstratigraphie du Mesozoique et du Tertiare de Tunisie septentrionale Notes du Service Geol. de Tunisie 1976 42 29 69
Schäfer W. Ecology and Paleoecology of Marine Environments 1972 Edinburgh Oliver and Boyd 538 pp
Schlanger S. O., Cita M. B. Nature and Origin of Cretaceous Carbon-rich Facies 1982 New York Academic Press 229 pp
Schlanger S. O., Jenkyns H. C. Cretaceous oceanic anoxic events: causes and consequences Geol. Mijnbouw 1976 55 179 184
Schmid F. von, Spaeth C. Erster Nachweis von Schwarzschiefern im Unter-Turon Helgolands (Nordsee, NW-Deutschland) N. Jb. Geol. Pälaont. Mh., H. 1980 11 703 706
Scholle P. A., Arthur M. A. Carbon isotope fluctuations in Cretaceous pelagic limestones: potential stratigraphic and petroleum exploration tool Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1980 64 67 87
Simpson T. , Saskatchewan Marine lithofacies and biofacies of the Colorado Group (middle Albian to Santonian) Spec. Pap. Geol. Ass. Canada 1975 13 553 587
Stamm R., Thein J. , Von Rad U., Hinz K., Sarnthein M., Seibold E. Sedimentation in the Atlas Gulf, III: Turonian carbonates Geology of the Northwest African Margin 1982 New York Springer-Verlag 459 474
Summerhayes C. P. Organic facies of middle Cretaceous black shales in deep North Atlantic Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1981 65 2364 2380
Thiede J., Dean W. E., Claypool G. E. , Schlanger S. O., Cita M. B. Oxygen deficient paleoenvironments in the mid-Cretaceous tropical and subtropical Pacific Ocean Nature and Origin of Cretaceous Carbon-rich Facies 1982 London Academic Press 79 100
Thurow J., Kuhnt W., Wiedmann J. Zeitlicher and paläogeographisher Rahmen der Pthanit-und Black Shale Sedimentation in Marokko N. Jb. Geol. Paläont. Abh. 1982 165 147 176
Tissot B., Demaison G., Masson P., Delteil J. R., Combaz A. Paleoenvironment and petroleum potential of middle Cretaceous black shales in Atlantic basins Bull. Am. Ass. Petrol. Geol. 1980 64 2051 2063
Valentine P. C. Upper Cretaceous subsurface stratigraphy and structure of coastal Georgia and South Carolina Prof. Pap. U.S. Geol. Surv. 1982 1222 1 33
Wall J. H. Jurassic and Cretaceous foraminiferal biostratigraphy in the eastern Sverdrup Basin, Canadian Arctic Archipelago Bull. Can. Petroleum Geology 1983 31 246 281
Waples D. W., Cunningham R. , Poag W., de Graciansky P. C. , et al. Shipboard organic geochemistry, Leg 80, Deep Sea Drilling Project Initial Reports Deep Sea Drilling Project 1985 80 Washington, D.C. US Government Printing Office 949 968
Wiedmann J., Butt A., Einsele G. , von Rad U., Hinz K., Sarntheim M., Seibold E. Cretaceous stratigraphy, environment and subsidence history at the Moroccan continental margin Geology of the Northwest African Margin 1982 New York Springer-Verlag 366 395
Winterer E. L., Ewing J. I. , et al. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project 1973 17 Washington, D.C. US Government Printing Office 927 pp