| 沧海阅铭

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-<形成原因>-

潘诺尼亚盆地是一个充满沉积物的弧后盆地,形成于晚古生代-新生代时期,像铝土矿或高岭土这样的沉积岩,对该地区的工业很重要,是以前风化过程的产物。

然而,我们对导致这些矿产资源形成的古环境条件的认识还没有得到整合,为此,在过去的34年里,我们以中国和美国的东南地区为气候类似地区,调查了以前的生物群落、气候等级以及岩溶化、风化和成岩过程。

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到渐新世后半期,潘诺尼亚盆地不再存在密集的化学风化条件,这使得红土铝土在早期形成。

然而,直到塞拉瓦利亚阶段中期,当亚热带潮湿气候条件出现时,密集的岩溶化以及富含血铁矿的ultisols和alfisols的形成继续存在。

模拟的生物群落表明,中新世早期至中期的干旱化导致植被密度降低,加剧了风化产物的再沉积。这些条件导致了血岩和高岭土沉积岩在化石岩溶洼地的堆积。

上新世中期以后的逐渐冷却降低了岩溶化的强度,此外,亚热带湿润条件的停止使潘诺尼亚盆地的血岩和高岭土沉积岩的沉积结束了。

全世界对了解古气候条件和古植被的共同演变以及过去的成土作用和风化作用过程,包括岩溶化的兴趣正在增长。

鉴于构造环境,古气候条件和古风化过程的重建构成了成因史的组成部分,更好地理解这些过程不仅对重建地质历史时期很重要,而且还可能具有经济意义。

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例如,解开以前的侵蚀过程有利于勘探巴伦支海的石油系统,为苏格兰东北部的古生代和新生代高岭土沉积岩的形成提供解释,以及说明克罗地亚中部达尔马提亚在中新世期间存在岩溶铝土。

对古气候条件的了解在理解陆地沉积原料的形成中起着关键作用。幸运的是,近几十年来,新生代古气候的重建带来了方法上的重大进展。

在欧亚大陆,相对大量的植物群化石点使得建立古气候模型成为可能,然而,也建立了几个晚古生代和新生代的古植被和古气候的全球模型。

与化石植物类群最接近的活体亲缘关系相关的古植被的统计分析,使得气候可以通过量化其数值来重建。

此外,氧同位素组成方面的古气候学进展是重建陆地古气候变化和岩溶发展的关键,除了有孔虫提供的植物化石和古气候数据外。

以前强烈风化的矿物也受到了特别关注,因为它们提供了关于古环境的详细信息,并且作为古气候代用指标很有用。

关于中欧潘诺尼亚盆地新生代血浆和高岭土沉积物形成过程的发展,目前尚未达成共识(如上图a)。

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例如,关于旧材料重新沉积的作用、风化强度以及以前的气候条件对红土和高岭土形成的影响等问题仍然没有答案,因为像戈壁石、赤铁矿和高岭土这样的风化产物可能是旧铝土的降解产物,也可能是原地风化过程的结果。

根据这一假设,一些paedomorphic地层,如óbarok和V?r?stó地层,被认为是部分异生的,就其起源材料的形成而言,是异时的。

相反,Fekete和Stefanovits(2002B)报告说,大多数红色粘土是在古老的原生地层中发现的。

他们指出,虽然外达努比亚山脉的铝土矿是在始新世时代的中生代石灰岩和白云岩台地表面形成的,但红色粘土也可以在被侵蚀的铝土矿地层的上层发现,这表明它们的起源更晚。

红色粘土的U-Pb测年和重矿物成分也支持富含赤铁矿的本地形成,表明沉积岩中的赤铁矿和高岭土可能是气载火山物质的本地风化产物。

风化产物的火山源起始材料是由潘诺尼亚盆地在42.4至14.0Ma之间的一系列剧烈喷发产生的。

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匈牙利北部的Bükkalja火山场(南Bükk山,如上图a)在喷发过程中喷出了超过4000立方公里的二氧化硅物质,该火山场是喀尔巴阡盆地在18.2-14.4Ma这一短暂时间跨度内许多活跃的新世火山场之一。

然而,由于在红土和高岭土沉积物中发现的矿物的化学物理信号可能是以前风化制度的结果,它们不能用来重建沉积时的前生态条件。

本研究的主要目的是调查后始新世潘诺尼亚盆地(如上图a-b)的环境发展,包括过去34年第三纪和第四纪风化过程对地表的影响和性质。

为了实现这一目标,该研究旨在描述以前的生物群落,以及造血、风化和岩溶过程和模式,此外还有与年平均温度有关的地貌特征,并与中国东部和东南部以及美国东南部作为类似地区进行比较(如上图c-d)。

-<形成因素>-

潘诺尼亚盆地的地质记录(如下图a-b)包含几个经过充分调查的古近代、新近代和第四纪地质地层,为重建该地区的长期古环境变化提供了基础。

潘诺尼亚盆地是由起源于非洲的Pelso单元和起源于欧洲的Tisza单元在晚古世和新世早期转移到现在的位置时共同形成的。

在盆地形成之前,厚厚的铝土层(Gánt铝土层)沉积在地形的喀斯特地貌上。

然而,这些铝土层直到上Ypresian时期才形成(Császár 1997),在早始新世气候最适期结束后,形成厚红土的气候前提条件可能不再满足。

然而,直到中新世,Pelso单元的气候仍然温暖,甚至炎热,导致热带岩溶的形成。

根据发生在Répáshuta(Bükk山东南部)下中新世Fels?nyárád地层Vincepál段的红色粘土序列的空间模式,Hevesi和Mádai(2007)提出,Bükk山(如下图a)以前的地貌特征主要由三叠纪和侏罗纪碳酸盐组成,可能与中国南方的锥体岩溶地区非常相似。

其他地质证据也表明,亚热带和热带岩溶地貌可能是第三纪期间潘诺尼亚盆地碳酸盐岩区的特征。

例如,在Keszthely山(Transdanubian山,如下图b)发现了原本很深但被严重侵蚀的化石天坑,里面充满了中新世的富含粘土和血浆的沉积岩。

此外,在巴拉顿高地的Veszprém和Szentkirályszabadja之间发现了一个800米宽的出土古地层(如下图b),里面充满了白云岩粉和红色粘土沉积物(如下图a)。

在该地区还发现了第三纪遗留的锥状岩溶地貌和遗留的宽阔古河道(如下图b-c)。

在上新世和第四纪,风蚀过程和其他形式的机械侵蚀对潘诺尼亚盆地前景观的形成变得越来越重要。在盆地的西部,形成了通风口和通货膨胀造成的大规模特征,包括巨型码垛(如下图b)。

强劲的西北风侵蚀了覆盖在第三纪遗迹岩溶地貌上的厚厚的白云岩粉层,将岩溶化石的形态挖掘出来。这种风化剥蚀导致了40-80mys-1的通货膨胀率。以前密集的风化过程也可以解释为什么只有最年轻的冰川-间冰川周期的沉积物覆盖了Transdanubian山脉古老的前第四纪基岩(如下图j)。

然而,富含血铁矿的粘土质沉积物的形成并没有在早更新世结束,在早期黄土地层中发现了红色粘土和红褐色古溶胶地层(图3c-d),表明在冰期期间,气候明显比现在更温暖、更潮湿。

从早更新世的类地层古溶胶逐渐转变为晚更新世间冰期的森林-草原、草原土壤,表明在过去的2.58mys中,化学侵蚀过程的程度持续下降(Varga 2016)。

在较冷的冰川期,中间山区较陡峭的山麓上形成了岩石流(图3e),表明表达的、由霜冻引起的机械风化过程,包括低温侵蚀(Schweitzer 2015)。

Transdanubian中间山脉的风化可能持续到更新世末期,甚至到全新世早期。这一观察结果支持外丹努比亚山麓的沉积物、外丹努比亚山的岩溶高原以及多瑙河-蒂萨河间流的沙丘属于同一个地球化学区域。