古生界海平面變化年代學特征

古生代海平面變化年代學特征摘要：己確定了古生代的大部分海平面變化，但仍未實現(xiàn)完整的海平面變化歷史。我們利用來自克拉通邊緣以及克拉通盆地的地層剖面重建了占生代完整的海平面波動。不同海平面變化事件，對其時間和幅度評價揭示了最難的是準確估量變化量級。長期海平面特征顯示整個寒武紀逐步上升，在晚奧陶紀到達最高點，最高點短暫存在之后海平面由于赫南特階冰期突然退卻。隨后在中志留紀，近中晚泥盆紀邊代，石炭紀最晚期出現(xiàn)了大量漸減的海平面升降高位。在早泥盆紀，近密西西比紀和賓夕法尼亞紀邊代，晚二疊紀記錄了海平面升降地位。古生代記錄了172次海平面升降事件，大小從數(shù)十米到125m。盡管近年來整合中生代和新生代的海平面升降波動取得實質(zhì)性進展。相對地古生代海平面數(shù)據(jù)的重新評估和綜合沒有得到注意，其覆蓋范圍一直非常零散。古生代包含了半數(shù)以上的顯生宙，以一些地球歷史上最吸引人的未解問題為特色。認為未勘測過的古生代地層包含了未恢復的重要炷類。因此古生代海平面升降歷史的重新評估不僅是作為勘察地質(zhì)學的工具,而且有希望復蘇古生代地球科學的興趣。海平面曲線對沉積提供了實用的預測模型，因此對于地質(zhì)勘測非常重要。沿大陸邊緣基準面，內(nèi)部海道的泛濫、干涸、干旱以及因此發(fā)生的炷儲集和源相的運移，這些曲線對其長期趨勢提供了可行的表現(xiàn)。在此局部構(gòu)造影響最小，沒有使地層記錄缺失（或在此構(gòu)造地質(zhì)學能用來校正）。這些曲線也可以在一階相關(guān)性上提供幫助。海平面升降的高低位的相對量級、頻率和范圍以及海侵的性質(zhì)都凝聚在大陸架間距上（此時聚集富有機質(zhì)沉積），地表露頭的持續(xù)時間，大陸架的下切作用也是地質(zhì)勘查的重要證據(jù)。在此我們提出了一個關(guān)于古生代海平面歷史的半定量模型。它基于以生物年代地層學約束不同質(zhì)量和可靠性多種古生代序列中廣泛分布的層序地層學數(shù)據(jù)。盡管先前的區(qū)域海平面歷史重建僅限于不同時間片段，他們也提供了關(guān)于長短期趨勢的大量信息，同時于整合這些信息而言也是一個非常重要的資源。（見在線支持材料文檔）尤其對于美國北部以及澳大利亞相對穩(wěn)定的克拉通邊緣和克拉通盆地是必不可少的。如同后文討論的，我們指定對不同的區(qū)段指定了參考區(qū)域（大部分來自美國北部和澳大利亞，也包含北部和南部非洲，歐洲西北部以及中國）。我們說明將這些區(qū)域的沉積記錄當做在構(gòu)造活動相對靜止區(qū)間海平面變化的模式平均值。參考區(qū)域也與世界上其他確定明顯海侵、海退趨勢，獨特海平面變化以及提供確切數(shù)據(jù)的區(qū)域比較。由于字數(shù)限制，本文只對我們主要發(fā)現(xiàn)做簡短的陳述。（也可見在線支持材料文檔）古生代海平面事件的定年和量級。在解析基于全球范闈不同質(zhì)量功用的數(shù)據(jù)的整合特定海平面事件遇到了困難。這些數(shù)據(jù)不僅特定于古生代，而且他們也適用于更年輕的年代。然而古生代具有一套獨特的約束條件令其與眾不同。例如，大部分古生代洋殼都已俯沖消減（除了一些仰沖的迫龍藏布蛇綠混雜巖之外），使直接估計洋殼的平均年齡很難實現(xiàn)，這是為了解釋海平面升降的長期趨勢。占生代地層強烈偏向克拉通期后以及克拉通邊緣盆地，以大量的不一致和地方性動物群為特點。不過，這些屬性使得研究的自然位置成為了不整合界定單位（沉枳層序）。這些不整合界定的亞層形成了現(xiàn)有的古生代文獻，相關(guān)或有用的研究橫跨了一個世紀。準確的地質(zhì)年代表對于任何全球整合而言都具有最重要的價值。地質(zhì)年代便在近些年變得越來越完整。尤其是占生代的時限處在不穩(wěn)定狀態(tài)，最近主要的改變發(fā)生在紀與期的邊代。關(guān)于定年最新發(fā)表的文章是由格蘭德斯「撰寫的。年代地層學的一些部分在近期己更新，并被我們采用。對40Ar/39Ar年齡不斷的調(diào)諧和再校準有可能會是邊界年齡更準確。然而，除了一些由輻射度測量決定的邊界年齡之外，所有與古生代相關(guān)的都基于化石生物群。因此，討論中生物帶的持續(xù)時間提供了層序邊界最小程度的不確定性。

一個盆地與另一個相關(guān)性的精密度取決于適用于這些目的生物地層化石組合。對于古生代生物年代地層習慣上基于若干組通常出現(xiàn)的化石，它們中的大部分往往是地方性或者相控制的。這強調(diào)了運用多重條件的必要（基于若干群的生物分配），在此有可能增加年代地層。的信噪比。wv>備.Lz?

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/消減以及垂直方向上的運動而變化。能經(jīng)常合理的確定何時現(xiàn)存陸家邊緣的海水退卻，但是通過地層數(shù)據(jù)精確測量海平面消退的量很有挑戰(zhàn)，由于大陸架未知數(shù)量侵蝕。有意義地測量海平面上升甚至更難，由于高水位期適應空間可能為完充填，或者是由于隨后海平面下降可能會腐蝕部分或大部分的高水位期體系域。因此，為了使用目的，所有來自物理數(shù)據(jù)的振幅評估必須被認為是相對的問不是絕對的。E<>KX*UI-N一wBgnunu 一一szoodUJI

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(mabovePD)rri(L圖2|志留紀一泥盆紀海平面變化。詳見圖1說明?；負芊治隹梢酝ㄟ^沉積物負荷的更正以及盆地底板的下潛，可以潛在地精煉這種估量。然而，由于長期古等深線指示以及潛在的差異沉降，在這種方法中存在著需要考慮的不確定性。邊緣冰/水負載和卸載的對應曲線的修正，沉積物也不是精確的，能使任意一個方法的產(chǎn)生偏差。在這些數(shù)據(jù)整合期間，我們采用的唯一有意義的方法是復制從參考區(qū)域和輔助區(qū)域搜集到的海平面升降的概數(shù)量級（基于不同的地層層組，例如體系域的厚度、深度巖相和生物相的評估、大陸架侵蝕作用的深度以及局部回剝分析）。我們半定量地把每個事件分類（測值作為先前高水位期回落的量級）為?。ǎ?5m），中等（25m到75m）,大（＞75m）。從全球范困的數(shù)據(jù)來看，很明顯雖然海平面的長期整體（累計）上升可達到差不多250m，特殊的三階海平面變化很少超過150m［那些事件超過0.5-6Ma（My）］。高頻率（＜0.5My）變化范圍在小到中等之間。這些概數(shù)受限于一旦盆地（參考區(qū)和其他地區(qū)）在未來有效地成為支柱，以及存在更好的古等深評價存在的時候。古生代海平面歷史的重建。盡管一個世紀以來地球科學家一直在解釋基于地層數(shù)據(jù)的海平面變化，古生代海平面完整歷史的首次嘗試由

Vail等人在地震地層方法上大概描述。Hallam也回顧了累積到1980年的很多古生代海平面數(shù)據(jù)。最近，HaqandAl-Qahtani提出了顯生宙阿拉伯地臺的區(qū)域海平面歷史，并且將其與基于先前整合的校正海平面變化曲線。然而，曲線的古生代部分主要描繪了二階事件，大分持續(xù)時間＞5M"s—wfrUJw

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