晚始新世至早渐新世过渡期间，土耳其西黑海地区岛弧带内受限平台系统的沉积环境与盆地充填演化

《Journal of African Earth Sciences》：Depositional Settings and Basin-Fill Evolution of the Restricted Platform System on the Intra Pontide Belt during the Late Eocene-?Early Oligocene Transition, Western Black Sea Region, Turkey

本文通过沉积学、微岩相及花粉分析，研究土耳其西黑海地区Intra-Pontide带Ak?ap?nar Formation的晚渐新世-早渐新时代沉积环境。揭示该 formation发育于局限浅海-潟湖体系，伴随新特提斯洋闭合的构造-气候重组。整合岩性、矿物学及古生物数据，建立三维沉积模型，证实水体分层、蒸发岩沉积与生物多样性受限的耦合关系，为欧亚板块碰撞带古地理演化提供新证据。

　　

Muhammed Sami Us | Erdo?an Tekin | Funda Akgün | Mine Sezgül Kayseri-?zer | Baki Erdo?an Varol

土耳其通杰利市Munzur大学文学院地理系，邮编62000

摘要

本研究对位于土耳其西部黑海地区So?anl?溪流沿岸的晚始新世至早渐新世（Priabonian–Rupelian期）Ak?ap?nar地层进行了综合沉积学、微相学和孢粉学分析。该地层覆盖在Pür?ük?ren蒸发岩层之上，在局部地区也覆盖在So?anl?层之上，记录了在构造和气候显著重组阶段的有限浅海至潟湖环境中的沉积过程。详细的野外测绘和地层剖面测量结果，结合岩石学、XRD和SEM分析，显示了以泥质为主的沉积物特征、有限的生物多样性以及薄壳软体动物，这些都与低能量、半咸水环境相一致。首次发现的孢粉组合进一步确定了地层的年龄，并证明了淡水的存在；矿物学数据表明存在干旱（富含蒙脱石）和湿润（富含绿泥石）的交替期。通过将微相类型（Mf1–Mf4）和岩相组合（Lf1–Lf8）综合成三维沉积模型，揭示了盆地逐渐缩小的过程、间歇性的暴露事件以及蒸发岩的沉积过程。这种多指标综合方法（包括沉积学、微相学和矿物学）进一步完善了Ak?ap?nar地层的沉积模型，揭示了由构造作用引起的盆地隔离、相对海平面变化以及始新世-渐新世过渡期间古气候波动所驱动的岩相异质性，为新生代特提斯海北部地区的古地理演化提供了新的见解。

引言

许多研究者关注了始新世-渐新世过渡期间不同碳酸盐平台系统的沉积环境、古环境、古气候学特征及经济潜力（Luan和Lunt，2021；López-Quirós等人，2021；Zhang等人，2022；Song等人，2023；Rashidi等人，2024；Lu等人，2024；Xia等人，2024；Bhatia等人，2025；Cui等人，2025）。理解这些代表活跃大陆边缘过渡环境的受限平台类型的地质演化对于重建古环境具有重要意义。水体化学成分的变化（包括淡水和半咸水条件）会限制生物活动及化石形成，从而影响古生物学记录。尽管生物存在度和化石保存情况较差，但有利于有机物保存以及石膏和硬石膏等蒸发岩沉积的环境仍具有重要的经济、古气候学、古环境学和沉积学价值。由于这些因素的相互作用，西部黑海地区成为了广泛地质研究的焦点（Güven，1977；Saner，1979/80；Saner等人，1981；Kerey，1982；G?rür，1988；Okay等人，1994；Okay和?ahintürk，1997；Derman，1995；Robinson等人，1995；?en，2001；Timur和Aksay，2002；Stephenson和Schellart，2010；Nikishin等人，2015；Tekin等人，2019a，b；Us和Tekin，2019a，b，c；Türkmen和?emen，2020；Us，2021；Us和Tekin，2021）。

西部黑海地区的新生代沉积序列不整合地覆盖在北安纳托利亚断层带（NAFZ）以北的古老基底岩石之上，这些基底岩石包括从古生代到晚古近纪的变质岩和沉积岩（图1a–c）。研究区域位于伊兹密尔-安卡拉-埃尔津詹缝合带以北的Intra-Pontide带内，处于Sakarya区和Istanbul区的构造交界处（Okay，1989；Okay和Tüysüz，1999）。在该区域，Ak?ap?nar地层沿So?anl?河广泛出露，尤其是在Kastamonu–Karabük公路以南的南北向深谷中。

早期的研究主要关注Ak?ap?nar地层的沉积环境、古环境条件及地层位置，但缺乏孢粉学数据，古生物学内容也较为匮乏，因此通常只能提供该地层的相对年龄（Güven，1977；Saner等人，1979；Yerg?k等人，1987；Barkurt等人，1990；?en，2001；Timur和Aksay，2002；Tüysüz等人，2004；U?uz和Sevin，2011）。

本研究利用孢粉学数据确定了Ak?ap?nar地层的精确年龄和地层位置，将其归类为受限碳酸盐平台。补充的沉积学和微相学分析有助于重建三维沉积模型，强调了该地层作为新生代特提斯海北部Intra-Pontide带内始新世-渐新世过渡期的典型代表。与以往主要关注岩相学和区域构造框架的研究不同，本研究整合了新的孢粉学、微相学和地球化学证据，进一步完善了该地层的沉积结构和古环境演化过程。识别出受限平台的特点尤为重要，因为它记录了从开阔海洋环境向半孤立环境的转变，这一过程伴随着新生代特提斯海最终闭合以及Paratethyan型盆地的初步形成。

地质背景

早白垩世期间，黑海盆地由东部和西部两个独立的子盆地组成，并逐渐演变为后弧盆地（Okay等人，1994；Okay和?ahintürk，1997；Nikishin等人，2015）。西部黑海盆地的形成与现今塞尔维亚地区的Moesian平台的打开有关（Okay等人，1994），而东部黑海盆地则是在桑托尼安-坎帕尼亚期通过围绕克里米亚南部轴线的逆时针旋转形成的

测量的地层剖面（MSSs）

选取了几处地层进行详细测量，其位置在地质图上标示（图2a–d）。来自Ba??rsak溪流、Bilimkent采石场和De?irmen溪流的测量地层剖面（MSS）均属于Ak?ap?nar地层，分别展示在图4、图5和图6中，并附有地形示意图。MSS研究中识别的岩相分布情况见图4

材料与方法

本研究使用的材料来自Karabük省Kastamonu–Karabük公路以南So?anl?溪流沿岸系统采集的Ak?ap?nar地层岩石样本。始新世岩相单元的边界在1:25,000比例尺的地质图（F29 c1-2、4和F30 d1-2）上进行了重新解释和更新。共记录了20个测量地层剖面（MSS），并基于修订后的地图构建了地质剖面

地层

在研究区域（图2a-d），七个古近纪地层（K??lak?y、Safranbolu、Karabük、So?anl?、Pür?ük?ren、Ak?ap?nar和Yunuslar地层）不整合地覆盖在白垩纪基底岩石之上。这些古近纪地层本身又被新近纪沉积物覆盖，而新近纪沉积物又与古近纪地层不整合地叠置（图3）。

Ak?ap?nar地层最初由Saner等人（1979）定义，主要由白色至黄灰色的泥质石灰岩、白云质石灰岩、泥岩及少量石膏组成

Ak?ap?nar地层的沉积岩相与环境

通过野外工作和测量地层剖面（MSS）获得的详细沉积特征及岩相解释如下所述，并在表1中进行了总结。基于颗粒大小、层理特征及沉积环境的流体动力能量变化，展示了Ak?ap?nar地层岩相在研究区域内的空间分布（图7c）。

Ak?ap?nar地层的微相分析

在研究区域内，沿着Ak?ap?nar地层（图2a–d）选取了20个测量地层剖面（MSS），这些剖面基于地质剖面并辅以系统的岩石采样进行沉积系统分析，以探讨该地层的岩相特征及其与下伏So?anl?地层和上覆Yunuslar地层之间的地层关系。

识别出四种不同的微相（Mf1–Mf4）

孢粉学

在本研究中，从Karabük-Ovac?k盆地的Ak?ap?nar地层中的四个地层剖面采集了30个样本，包括富含有机物的泥岩、泥质岩和蒸发岩层（石膏和硬石膏）。其中13个样本中的孢粉体数量充足、种类多样且保存良好，足以进行可靠的孢粉学分析和古环境解释。首次根据这些样本定义了孢粉组合

古环境模型

基于野外观察、分析数据和实验室研究，利用块状图对Ak?ap?nar地层的微相进行了建模，以重建相关的古环境条件（图9a，b）。现场证据表明，Pür?ük?ren蒸发岩层是在So?anl?碳酸盐平台逐渐变浅、环境受限和蒸发作用的影响下沉积形成的。这些变化可能由构造体制的转变所驱动

结论

本研究通过整合多种指标（包括详细的野外观察、地层记录、沉积学、古生物学和微相学分析）对Ak?ap?nar地层进行了全面评估。这些独立数据集的结合一致支持了一个连贯的沉积和古环境解释，凸显了重建模型的可靠性。得出的结论如下：

本研究首次

CRediT作者贡献声明

Mine Sezgül Kayseri-?zer：可视化、验证、监督。Funda Akgün：可视化、验证、监督。Erdo?an Tekin：监督、方法论、调查。Muhammed Sami US：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、监督、资源管理、项目协调、方法论、调查、数据分析、概念化。Baki Erdo?an Varol：可视化、验证、监督

未引用的参考文献

Butler, 1969; Ko?yi?it, 1987; Lenz等人, 2007; Saner, 1979/1980; Tréguer和De La Rocha, 2013.

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究是相应作者博士论文的一部分。本文的研究工作得到了安卡拉大学科学研究项目协调单位（BAP）的支持（项目编号18L0443011）。此外，土耳其科学技术研究委员会（TüB?TAK）通过项目编号116Y140为孢粉数据提供了额外支持。作者对这些机构的帮助表示衷心感谢