晚古生代南美洲南部古气候综述

1、晚古生代南美洲南部古气候综述：晚古生代南美洲南部古气候综述：从冰室到极端从冰室到极端温室温室A paleoclimatic review of southern A paleoclimatic review of southern South America during the late Paleozoic:South America during the late Paleozoic: A record from icehouse to extreme A record from icehouse to extreme greenhouse greenhouse conditionscon

2、ditions晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述1区域地质背景 1.1 冈瓦纳大陆演化 1.2 研究区古地理特征 1.3 研究区盆地地层特征2古气候演化过程 2.1 冰期 2.2 间冰期 2.3 冰后期 2.4 干旱-半干旱期3影响古气候演化因素 3.1 大陆漂移 3.2 构造运动 3.3 古地理特征 3.4 火山活动4 结论提纲提纲晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述1.1 冈瓦纳大陆演化元古代：形成南美、南极、印度等若干个相对稳定的板块；早古生代：形成东冈瓦纳（印度、澳洲、南极洲）和西冈瓦纳（非洲和南美洲）；早石炭世：形成统一的冈瓦纳大陆；三叠纪：

3、冈瓦纳古陆开始解体；侏罗-白垩纪：印度洋扩张，印度与澳洲、南极洲分离；新生代：分离的板块漂向现今位置。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述1.2 研究区古地理特征 研究区位于南美洲南部，盆地可分为三个主要类型: 1、东部板内盆地(巴拉那盆地)；2、西部弧后盆地(Paganzo盆地)；3、西部弧相关盆地(力拓布兰科盆地)。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述1.3 研究区盆地地层特征 密西西比系只在西部有发育，主要为冰川杂砾岩，其次为砂岩页岩；密西西比系只在西部有发育，主要为冰川杂砾岩，其次为砂岩页岩； 宾夕法尼亚系在东部主要为冰川杂砾岩，西部为泥岩、页岩

4、、砂岩及少量海相冰宾夕法尼亚系在东部主要为冰川杂砾岩，西部为泥岩、页岩、砂岩及少量海相冰川；川； 早二叠世东部地区为砂岩、泥岩、页岩，西部为海相石灰岩、膏岩、砂岩、砾岩早二叠世东部地区为砂岩、泥岩、页岩，西部为海相石灰岩、膏岩、砂岩、砾岩以及风成沉积；以及风成沉积； 中中-晚二叠世西部沿安第斯山脉发育大量火山岩，东部大部分地区不接受沉积。晚二叠世西部沿安第斯山脉发育大量火山岩，东部大部分地区不接受沉积。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述1区域地质背景 1.1 冈瓦纳大陆演化 1.2 研究区古地理特征 1.3 研究区盆地地层特征2古气候演化过程 2.1 冰期 2.2 间冰期

5、 2.3 冰后期 2.4 干旱-半干旱期3影响古气候演化因素 3.1 大陆漂移 3.2 构造运动 3.3 古地理特征 3.4 火山活动4 结论提纲提纲晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述2 古气候演化过程 根据地层中的岩性指示物、沉积相组合、化石记录、和放射性元素资料将维宪期末期-乐平世古气候分为四个主要阶段:1、 冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)；2、末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世)；3、冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世)；4、半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世)。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述2 古气候演化过程古气候演化过程各古气候阶段地层及地层

6、年代晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰期(韦宪末期-巴什基尔早期) 维宪期末期-巴什基利早期研究区大部分地区为冰川气候，沉积了不同特征的冰川沉积物。包括冰川杂岩、含坠石（dropstones）的页岩、纹泥（varve）、冰川擦痕（striated pavements）晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)研究区冰川沉积类型主要有三种。1、巴拉那盆地(谢尔普霍夫阶-巴什基尔阶) 零星存在的一层薄的冰碛岩。2、主要局限于古峡谷和峡湾环境(厚达80米)。（弧后Paganzo盆地和圣拉斐尔盆地）3、主要为冰海堆积的杂砾岩, （

7、Calingasta-Uspallata盆地和力拓布兰科盆地)晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰期(韦宪末期-巴什基尔早期) 冰川期在地层学上的记录，包括冰川擦痕、冰溜面、季候泥(纹泥)、坠石,冰碛岩、冰脊和冰谷等。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)a: Talacasto组(泥盆纪)冰川擦痕b:Hoyada Verde组大型含擦痕和冰溜面的砾石；c:b中冰川侵蚀的细节；d: Cortaderas组大型海相冰川碎屑。e: Guandacol组底部几层冰碛岩；f: Guandacol组大量的冰碛岩砾石。晚古生代南美洲

8、南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰期(韦宪末期-巴什基尔早期)值得注意的是，研究区冰期并不是一直为冰川环境，而是有过短暂的间冰期。如：Paganzo盆地和Ro Blanco 盆地冰期被一个间冰期分为两次冰川事件。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰期(韦宪末期-巴什基尔早期) 研究区冰期主要发育Barrealian动物群，Barrealian动物群住在内陆海，代表了晚石炭世早期冈瓦纳大陆东部和西部冰川气候动物物群，标志着早石炭世冰川事件的开始。 通过对力拓布兰科东部盆地冰川杂砾岩下伏安山岩206 Pb / 238 u 放射测年得到安山岩的年龄约为3.36亿年

9、，这表明冰川开始阶段不早于中维宪期（密西西比纪）。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世)巴什基尔期在南美洲东部盆地(巴拉那盆地)冰川环境还在持续,而在西方弧后盆地和弧相关盆地冰川沉积已经消失 。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世) 末次冰期，东部盆地(巴拉那盆地)主要为冰川环境，德圣安娜等将冰川序列分为两个主要的相组合:一个是由冰川、冰川河流、冰川湖泊控制的大陆沉积，另一个是由页岩，细粒砂岩和夹有细粒冰川杂砾岩海洋冰川沉积。 西部盆地，冰川末期气候发生明显的变化, 主要为河流与海侵的交

10、替沉积环境。岩性表现为在冲积平原、河口和三角洲环沉积富含有机质泥岩、煤层、河流砂岩和夹有浅海沉积物的砾岩。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.末次冰期(巴什基尔期-早乌拉尔世)南美洲南部的宾夕法尼亚系的植物群的主要以Nothorhacopteris为主， 伴有Botrychiopsis 、lycophytes（石松植物)、cordaitalean（科达目）、equisetaleans（木贼目）。 末次冰期发育Marginovatia-Maemia动物群、 Tivertonia-Streptorhynchus（弯嘴贝属）动物群, 代表了晚古生代覆盖范围最广泛的海侵，同时也代

11、表了中-高古纬度温度带并且与北方和冈瓦纳混合动物群。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世) 东部板内盆地冰后期沉积开始于Tabica组上部，杂砾岩和其他冰川沉积物逐渐被富含有机质的浅海、河口、三角洲以及河流沉积序列代替。 ； 弧后盆地以浅海和河流沉积为主，伴有大量的风成沙丘； 西部弧相关盆地火山活动爆发，形成厚层的熔结凝灰岩、凝灰岩，沿安第斯山脉形成火山链，取代西部的海岸线，并将海洋与东部的盆地分隔开。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世) 冰后期沉积岩层发育丰富的冈瓦纳“舌羊齿植物”化石，

12、以乔木和灌木的石松类植物 (Brasilodendron pedroanum),蕨类植物(栉羊齿和星囊蕨),sphenophytes(轮木属和楔叶属brasiliensis) , pteridophylls (Botrychiopsis) 舌羊齿,科达,松柏。这些植物表明气候逐步变暖。此外,后来以羽状舌羊齿类,树状石松类为主，缺少Glossopteris（舌羊齿）-Brasilodendron植物的圆舌羊齿和Rubidgea (掌状的)，显示了巴拉那盆地在乌拉尔末期潮湿的季节气候。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.冰后期(乌拉尔世-早瓜德鲁普世) 冰后期研究区发育bra

13、chiopod( 腕足类动物的一种)动物群和其他无脊椎动物群，包括:双壳类、苔藓虫、海百合、海绵、少量有孔虫,这些动物都生活在凉爽-寒冷的水温环境中，同时也发育生存于温暖环境的牙形石。Costatumulus动物群在地理上局限于Calingasta-Uspallata盆地的南部边境的河湾。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世)瓜德鲁普世末期-乐平世，沉积物主要受干旱或半干旱气候的影响，在南美洲南部沉积了大范围的风成沉积物 (包括沙漠序列)、蒸发岩、大盐湖序列、风成和河流相沉积，并且缺乏煤层。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古

14、气候综述.半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世) 板内盆地北部主要为风成沉积，南部为泻湖、河口环境沉积； 西部弧后盆地主要由冲积扇和辫状河流相的砾岩、角砾岩和粗粒砂岩、风-河流交替变换沉积形成的砂岩，富含泥质的干盐湖序列组成； 沿着安第斯山脉，对极了数千米的火山岩、凝灰岩、熔结凝灰岩、在火山爆发间歇期,主要为角砾岩、砾岩和砂岩沉积 。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述.半干旱-干旱期(瓜德鲁普世-乐平世) 半干旱-干旱期研究区发育舌羊齿,栉羊齿、dolianitii、星囊蕨类植物化石 ，以及Lundbladispora（隆德布拉孢属）-Densoisporites（拟套环孢

15、属）和 Protohaploxypinus（单束多肋粉属） -Lunatisporites（新月多肋粉属）等孢粉。 乌拉圭地区巴拉那盆地,Yaguari组发现了conchostraceans（叶支介）和bivalves（双壳类），这些生物生活于潟湖和河口环境。上覆Buena Vista组的特征是以amphibian（两栖纲）temnospondyl（离椎亚目）动物群为主，伴有地面爬动物。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述1区域地质背景 1.1 冈瓦纳大陆演化 1.2 研究区古地理特征 1.3 研究区盆地地层特征2古气候演化过程 2.1 冰期 2.2 间冰期 2.3 冰后期

16、 2.4 干旱-半干旱期3影响古气候演化因素 3.1 大陆漂移 3.2 构造运动 3.3 古地理特征 3.4 火山活动4 结论提纲提纲晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述3.1 大陆漂移 晚古生代，南美大陆逐渐漂移远离南极，虽然这漂移路径大致遵循冰川发生先后趋势（即冰川事件先在南美发生，后在澳大利亚发生），但是对于南美洲南部较小范围来说，两个气候阶段古纬度基本上是相同的，无法有效解释南美洲内部气候差异。因此，影响影响南美洲南部气候变化的还有其他因素。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述3.2 构造运动 晚泥盆世-密西西比纪早期Protoprecordil

17、lera上升，并且可能在late Visean达到最大高度。宾夕法尼亚早期， Protoprecordillera，开始瓦解(图b)，直到二叠纪初期低于冰川平衡线位置（ELA） (图c)。这与南美洲西部巴什基尔期的冰川沉积物完全消失的原因一致。而东部盆地情况是不同的，在Sierras Pampeanas， Ro de la Plata和Guapore以及非洲西部高地，在密西西比纪-早二叠世冰川沉积仍然存在。 基于上述差异, 推测可能是由于构造活动、构造作用控制冰川平衡线位置（ELA），从而间接驱动在密西西比纪-宾夕法尼亚纪东部和西部盆地群冰川作用的差异。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美

18、洲南部古气候综述3.3 古地理特征 乌拉尔世早期的南美洲南部由西向东可分为三个南北向气候带:1.西部半沙漠地区(Paganzo盆地西部)；2.中部潮湿带(Paganzo盆地东部) ；3.巴拉那盆地潮湿带。 乌拉尔世南美洲西部边缘形成长达几千公里的火山链，将弧后盆地与海洋分开，来自太平洋潮湿的风在火山链周围被迫上升，大部分水分留在沿海地区，来自大西洋的潮湿的风，大部分水分留在巴拉那盆地内,即使越过Sierras Pampeanas，也会把剩余的水分在留在Sierras Pampeanas的西侧。因此，古地理特征对南美洲南部乌拉尔世早期南北向古气候带的形成发挥了重要作用。晚古生代南美洲南部古气候综述晚古生代南美洲南部古气候综述3.4 火山活动 南美洲南部Choyoi群火山活动始于2.80亿年（早二叠世末）一直持续到2.40 亿年(早三叠世)，加上Choiyoi群的侵入岩，在阿根廷和智利岩浆岩覆盖范围达 50万平方公里，厚度达2000米，因此，必须考虑这个火山活动排放的大量二氧化碳和其他温室气体到大气中对环境恶化的影响。剧烈的火山活动使南美洲南部气候逐渐变为干旱-半干旱型气候，并且认为