古巴中部的K-Pg Río Cangrejo层:一种富含喷发物的逆流沉积物,形成于加勒比火山地体之上

《Journal of South American Earth Sciences》:The K-Pg Río Cangrejo Layer in Central Cuba: An Ejecta-Rich Backwash Deposit over the Caribbean Volcanic Terrane

【字体: 时间:2026年04月27日 来源:Journal of South American Earth Sciences 1.5

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  该研究在古巴Cabaiguán猪背盆地识别并正式定义了Río Cangrejo层位,揭示其由整合层理、交错层理及富含变型球状体的沉积岩组成,记录了Chicxulub撞击引发的全球性海侵事件。该层位为区域及全球K-Pg界线对比提供了关键地质标志。

  
雷纳尔多·罗哈斯-康苏埃格拉(Reinaldo Rojas-Consuegra)|何塞·曼努埃尔·格拉哈莱斯-尼希穆拉(José Manuel Grajales-Nishimura)|伊格纳西奥·阿雷尼利亚斯(Ignacio Arenillas)|何塞·安东尼奥·阿尔兹(José Antonio Arz)|维森特·希拉贝塔(Vicente Gilaberta)|玛丽亚·德尔卡门·罗萨莱斯-多明格斯(María del Carmen Rosales-Domínguez)
石油研究中心。Churruca No. 481, Cerro, La Habana, C.P.12000, 古巴

摘要

奇克苏鲁布(Chicxulub)陨石撞击在白垩纪-古近纪(K-Pg)边界形成了多样的沉积物,其影响波及了整个地球。在墨西哥湾和加勒比地区,从不同的海洋环境中描述了K-Pg复合碎屑单元(CCU)的地层剖面。本研究对位于古巴中部卡巴伊甘(Cabaiguán)背斜盆地中的新K-Pg边界岩性地层单元“里奥坎格雷霍层(Río Cangrejo Layer)进行了特征描述和正式定义,该单元形成于加勒比火山弧地体上。该单元由K-Pg CCU构成,包含多层具有明显交错层理的沉积物,并富含蚀变后的喷射物球粒。序列中识别出三个主要层段:底部的颗粒流沉积层、中部的单向牵引流结构层以及富含球粒的上部层。该单元的有孔虫组合、岩石学特征和沉积学特征证实了其与奇克苏鲁布撞击事件的关联性。该层记录了海啸的作用,被解释为侵蚀了白垩纪火山岩上方的马斯特里赫特阶(Maastrichtian)碳酸盐平台的回流水沉积物。这一单元的界定对于区域性和全球性的K-Pg事件地层对比具有重要意义,尤其是在加勒比地区。

引言

在古巴,关于所谓的白垩纪-古近纪(K-Pg)边界沉积物的研究已经进行了三十多年。然而,仍有许多有趣的问题有待研究,而将这些研究成果应用于理解像奇克苏鲁布撞击这样的巨型事件的后果至关重要。
古巴群岛以其高度的地质多样性而著称,这无疑源于独特的构造演化过程,其中古地理多样性起到了关键作用。古巴的地质基底由来自现已消失的西部原加勒比(Proto-Caribbean)地区的地层序列组成。这些地质域从北美洲南部边缘增生而来:西部的尤卡坦平台边缘、白垩纪的洋内火山弧复合体及其背斜盆地,以及北部的佛罗里达-巴哈马大陆架边缘。这种多样性也体现在与K-Pg沉积物相关的多种岩相和地层序列中(Rojas-Consuegra和Nú?ez-Cambra,2017;Rojas-Consuegra和De Huelbes,2021)。
在西部地区,与尤卡坦地块的大陆边缘相关联的两个关键边界单元已被明确识别:蒙卡达组(Moncada Formation),该组具有明显的地层-地质年代连续性和铱异常特征(Tada等,2002, 2003;Arenillas等,2016;Arz等,2022);以及卡卡拉希卡拉组(Cacarajícara Formation),其特征是底部的碎屑岩层,厚度约为800米,在罗萨里奥山脉(Sierra del Rosario)有出露(Kiyokawa等,2002;Goto等,2008)。
相比之下,对北美洲南部古大陆边缘(巴哈马平台)的研究较少。然而,阿马罗组(Amaro Formation)已被证实与K-Pg事件有关(Pszczó?kowski,1986,1999;Iturralde-Vinent,1992,1998;Sánchez-Arango,2011)。该单元底部的碎屑岩层厚度可达300米,并且确认存在最晚期的马斯特里赫特阶浮游有孔虫和喷射物球粒(Fernández-Pérez,2007)。
特别是在古巴的白垩纪火山弧复合体(CVAC)地区,作为安的列斯火山地体的一部分,多个地层剖面展示了K-Pg边界特征,其中以古巴西部的佩尼亚尔韦尔组(Pe?alver Formation)最为显著(Takayama等,2000;Tada等,2002,2003;Díaz-Otero等,2003;Molina等,2002;Goto等,2005,2008;Villegas-Martín和Rojas-Consuegra,2011;Arenillas等,2016;Arz等,2022;Rojas-Consuegra等,2025a)。此外,在古巴中部的洛马卡皮罗(Loma Capiro,Santa Clara)地区,对应于CVAC北部斜坡的地层也得到了详细研究(Alegret等,2005;Yamamoto等,2010;Cobiella-Reguera等,2015;Arenillas等,2016;Arz等,2022)。
现在在丰门托(Fomento)镇发现了一种新的K-Pg沉积类型(图1),其中复合碎屑单元(CCU)在白垩纪安的列斯火山地体上的背斜盆地中积累。这一层在古巴是独一无二的,因其沉积学和纹理特征、喷射物含量以及对当地和区域地层对比的重要性。

地质背景

古巴中部地区作为古巴造山带的一部分,从北到南主要由以下地层组成:佛罗里达-巴哈马大陆架的碳酸盐序列、以构造混杂体形式存在的蛇绿岩组合、白垩纪火山弧复合体及其新生代同造山和后造山覆盖层;南部则是侏罗纪-白垩纪时期的埃斯坎布雷(Escambray)变质岩体(Iturralde-Vinent编,2021)。

材料与方法

本研究基于在丰门托地区多年进行的多学科研究。研究方法包括全面的文献回顾、详细的野外观察以及后续的实验室分析,以表征K-Pg边界地层。
研究重点关注位于古巴中南部丰门托镇附近的一个关键露头,该露头位于之前研究的洛马卡皮罗(Loma Capiro)K-Pg地层的东南方向(Alegret等,2005;Yamamoto等,2010)。

结果

在丰门托地区及其周边进行的研究提供了新的数据,有助于更好地理解该地区的地层特征。下面将介绍关于伊莎贝尔组(Isabel Fm.)岩相的发现、里奥坎格雷霍层(Río Cangrejo Layer)的详细研究,以及对丰门托组(Fomento Fm.)化石记录的贡献。

讨论

伊莎贝尔组(Isabel Formation,晚马斯特里赫特阶)和新命名的里奥坎格雷霍层(Río Cangrejo Layer)展示了多种沉积岩相,反映了与尤卡坦地区奇克苏鲁布陨石撞击相关的特定过程。

结论

里奥坎格雷霍层(Río Cangrejo Layer)被正式定义为白垩纪-古近纪(K-Pg)边界的一个新的岩性地层单元。该单元是卡巴伊甘盆地(Cabaiguán Basin)的参考层,不整合地覆盖在伊莎贝尔组(Maastrichtian)之上,并被丰门托组(Paleocene-Early Eocene)覆盖。
里奥坎格雷霍层的有孔虫组合、岩石学特征、沉积学特征和喷射物成分证实了其与奇克苏鲁布撞击事件的关联性。该层记录了海啸的作用。

CRediT作者贡献声明

雷纳尔多·罗哈斯-康苏埃格拉(Reinaldo Rojas-Consuegra):撰写 – 审稿与编辑,初稿撰写,方法论研究,资金获取,数据分析,概念化。何塞·曼努埃尔·格拉哈莱斯-尼希穆拉(José Manuel Grajales-Nishimura):撰写 – 审稿与编辑,方法论研究,数据获取,数据分析,概念化。伊格纳西奥·阿雷尼利亚斯(Ignacio Arenillas):初稿撰写,方法论研究,数据获取,数据分析,数据管理,概念化。何塞·安东尼奥·阿尔兹(José Antonio Arz):初稿撰写,方法论研究。

未引用参考文献

Bermudez等,2024;González-Leyva等,2025;Hildebrand和Boynton,1990;Iturralde-Vinent,2021;Maurrasse和Sen,1991;Meléndez Hevia等,2013;Popov和Kantchev,1978;Rojas-Consuegra和De Huelbes Alonso,2021。

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了阿拉贡自治区教育与科学部(Group E05)以及西班牙教育与科学部的项目CGL2011-22912和CGL2011-23077的支持(由欧洲区域发展基金共同资助)。此外,还得到了古巴国家自然历史博物馆(MNHNC,隶属于科学技术与环境部环境局)和能源与矿业部的石油研究中心的支持。
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