古生界海平面变化年代学特征.docx

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1、古生代海平面变化年代学特征摘要：已确定了古生代的大部分海平面变化，但仍未实现完整的海平面变化历史。我们利用来自克拉通边缘以及克拉通盆地的地层剖面重建了古生代完整的海平面波动。不同海平面变化事件，对其时间和幅度评价揭示了最难的是准确估量变化量级。长期海平面特征显示整个寒武纪逐步上升，在晚奥陶纪到达最高点，最高点短暂存在之后海平面由于赫南特阶冰期突然退却。随后在中志留纪，近中晚泥盆纪边代，石炭纪最晚期出现了大量渐减的海平面升降高位。在早泥盆纪，近密西西比纪和宾夕法尼亚纪边代，晚二叠纪记录了海平面升降地位。古

2、生代记录了172次海平面升降事件，大小从数十米到125m。尽管近年来整合中生代和新生代的海平面升降波动取得实质性进展。相对地古生代海平面数据的重新评估和综合没有得到注意，其覆盖范围一直非常零散。古生代包含了半数以上的显生宙，以一些地球历史上最吸引人的未解问题为特色。认为未勘测过的古生代地层包含了未恢复的重要烃类。因此古生代海平面升降历史的重新评估不仅是作为勘察地质学的工具，而且有希望复苏古生代地球科学的兴趣。海平面曲线对沉积提供了实用的预测模型，因此对于地质勘测非常重要。沿大陆边缘基准面，内部海道的泛滥

3、、干涸、干旱以及因此发生的烃储集和源相的运移，这些曲线对其长期趋势提供了可行的表现。在此局部构造影响最小，没有使地层记录缺失（或在此构造地质学能用来校正）。这些曲线也可以在一阶相关性上提供帮助。海平面升降的高低位的相对量级、频率和范围以及海侵的性质都凝聚在大陆架间距上（此时聚集富有机质沉积），地表露头的持续时间，大陆架的下切作用也是地质勘查的重要证据。在此我们提出了一个关于古生代海平面历史的半定量模型。它基于以生物年代地层学约束不同质量和可靠性多种古生代序列中广泛分布的层序地层学数据。尽管先前的区域海平

4、面历史重建仅限于不同时间片段，他们也提供了关于长短期趋势的大量信息，同时于整合这些信息而言也是一个非常重要的资源。（见在线支持材料文档）尤其对于美国北部以及澳大利亚相对稳定的克拉通边缘和克拉通盆地是必不可少的。如同后文讨论的，我们指定对不同的区段指定了参考区域（大部分来自美国北部和澳大利亚，也包含北部和南部非洲，欧洲西北部以及中国）。我们说明将这些区域的沉积记录当做在构造活动相对静止区间海平面变化的模式平均值。参考区域也与世界上其他确定明显海侵、海退趋势，独特海平面变化以及提供确切数据的区域比较。由于字

5、数限制，本文只对我们主要发现做简短的陈述。（也可见在线支持材料文档）古生代海平面事件的定年和量级。在解析基于全球范围不同质量功用的数据的整合特定海平面事件遇到了困难。这些数据不仅特定于古生代，而且他们也适用于更年轻的年代。然而古生代具有一套独特的约束条件令其与众不同。例如，大部分古生代洋壳都已俯冲消减（除了一些仰冲的迫龙藏布蛇绿混杂岩之外），使直接估计洋壳的平均年龄很难实现，这是为了解释海平面升降的长期趋势。古生代地层强烈偏向克拉通期后以及克拉通边缘盆地，以大量的不一致和地方性动物群为特点。不过，这些属

6、性使得研究的自然位置成为了不整合界定单位（沉积层序）。这些不整合界定的亚层形成了现有的古生代文献，相关或有用的研究横跨了一个世纪。准确的地质年代表对于任何全球整合而言都具有最重要的价值。地质年代便在近些年变得越来越完整。尤其是古生代的时限处在不稳定状态，最近主要的改变发生在纪与期的边代。关于定年最新发表的文章是由格兰德斯丁撰写的。年代地层学的一些部分在近期已更新，并被我们采用。对40Ar/39Ar年龄不断的调谐和再校准有可能会是边界年龄更准确。然而，除了一些由辐射度测量决定的边界年龄之外，所有与古生代相

7、关的都基于化石生物群。因此，讨论中生物带的持续时间提供了层序边界最小程度的不确定性。一个盆地与另一个相关性的精密度取决于适用于这些目的生物地层化石组合。对于古生代生物年代地层习惯上基于若干组通常出现的化石，它们中的大部分往往是地方性或者相控制的。这强调了运用多重条件的必要（基于若干群的生物分配），在此有可能增加年代地层。的信噪比。图1

8、寒武纪-奥陶纪海平面变化。时间尺度标准和区域阶段是由Gradstein等人以及Ogg等人模式化。图1到3的左半部分绝对时限标志校准的地层分区。已知大陆冰期的区间在数值时间

9、尺度旁边标注。每张图的右半部分以超覆曲线开始，这是在参考区估计区域基线相对陆向和盆向的运动测值。与已知突出凝缩层有关的层序也在这列中表示。层序边界生物地层年代年龄在下一列中表示。每次短期事件相对量级的半定量测值作为插入。已知高频率周期的海平面升降回旋以及记录下的凝缩层也在用竖线这列标出。海平面长期包络线以及短期波动曲线紧跟在海平面曲线的右边。这列中的虚竖线代表了现今海平面近似值。长期与短期海平面曲线都经过现今海平面校准。重建第二个重要的问题