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古氧化还原条件与构造活动对有机质富集的影响研究。摘要：本文通过地球化学与沉积学分析，揭示了埃及达赫拉盆地阿布塔图尔高原杜伊和达赫拉组沉积过程中，古气候、风化作用、构造运动与古生产力对有机质富集及保存机制的协同控制作用。研究发现，湿润气候下的强烈陆源风化与构造隆升导致的沉积环境变化，共同调控了氧化还原条件与有机质生成保存的动态平衡。
艾哈迈德·曼苏尔（Ahmed Mansour）| 伊娃·格什洛娃（Eva Ger?lová）| 多米尼克·沃罗什（Dominik V?r??）| 奥马尔·穆罕默德（Omar Mohamed）| 托马斯·根齐斯（Thomas Gentzis）| 艾哈迈德·阿里（Ahmed Ali）
摘要
尽管在晚白垩世温室效应期间，特提斯海南部盆地中广泛存在富含有机物的沉积物，但气候驱动的风化作用、氧化还原状态、古生产力以及区域构造在控制有机物富集和保存方面的相对作用仍不明确。本研究探讨了这些相互作用的地质过程如何影响埃及西部沙漠南部阿布塔尔图尔高原（Abu Tartur Plateau）达赫拉盆地（Dakhla Basin）坎帕阶-马斯特里赫特阶（Campanian-Maastrichtian）地层中的有机物含量和氧化还原演化。研究结合了来自磷酸盐岩、黑色和灰色页岩、石灰岩以及绿泥石的岩石元素分析、有机地球化学和沉积学数据，这些岩层属于杜维组（Duwi Formation）的磷酸盐岩段（Phosphate Member）、利菲亚页岩段（Liffiya Shale）和马格拉比页岩段（Maghrabi Shale），以及上覆的达赫拉组（Dakhla Formation）。化学风化指数（CIA）、C值和其他元素代用指标表明，这些沉积物形成于湿润气候条件下，并经历了强烈的陆源风化作用，其间夹杂着短暂的干旱-半干旱到半湿润时期，这与磷酸盐岩和碳酸盐岩层的形成相对应。这些气候和风化趋势与红海和尼罗河谷同期情况一致，反映了坎帕阶-马斯特里赫特阶期间特提斯海南部近赤道地区的地质过程。源岩特征显示，有机物质富集程度从较差到非常好不等，其中部分含有少量III型干酪根（kerogen Type III），以及少量II型干酪根。杜维组和达赫拉组的沉积与吉尔夫埃尔凯比尔（Gilf El-Kebir）凸起及努比亚隆起（Nubian Swell）的间歇性沉降和抬升同时发生，这与海平面上升及特提斯海南部开阔大陆架区域的上升流增强有关。这些条件使得氧气的补充速度超过了消耗速度，从而形成了以富含有机物的沉积物为主的氧化-亚氧化环境。相比之下，马格拉比页岩段的黑色页岩是在缺氧环境中沉积的，同时伴随着生物生产力的增强。黑色页岩中钼（Mo）的富集程度高于其他对氧化还原敏感的金属，表明在短期氧化还原波动期间存在颗粒物质的迁移现象。加剧缺氧状态的机制包括相对海平面下降、沉积空间减少以及相邻陆地的区域构造抬升，形成了一个半封闭的盆地，限制了水体循环，有利于营养物质的供应和氧气的消耗，从而有利于有机物质的保存。达赫拉组的沉积环境与利菲亚页岩段相似；然而，强烈的风化作用和丰富的陆源物质输入，加上有限的生物生产力以及水柱的充分通风，导致易分解的有机物被稀释，形成了有机碳含量较低的页岩。
引言
坎帕阶-马斯特里赫特阶（Campanian-Maastrichtian）大约持续了8360万至6600万年，这一时期被认为是古环境和古气候复杂多变的时期，其特征是海底和表层水温长期下降（约7°C），以及全球气候变冷（Friedrich等人，2012年；Linnert等人，2014年；O'Brien等人，2017年；Mansour和Wagreich，2022年）。从桑托尼亚阶（Santonian）到马斯特里赫特阶（Maastrichtian）的全球降温伴随着大气中二氧化碳（pCO2）水平的下降（Wang等人，2014年；Huber等人，2018年），火山活动和海底岩浆活动的减弱（Berner，2004年；McKenzie等人，2016年），以及长期的海平面下降（Li等人，2000年；Haq，2014年；Ray等人，2019年）。在这一时期，特提斯海的环流和信风在中高纬度地区促进了沿海和开阔大陆架的上升流系统，特别是在北非和阿拉伯地区，促进了富含营养物质的温暖水体的交换，增强了海洋初级生产力，导致了广泛的磷酸盐岩沉积和富含有机物的岩相（Jarvis，1980年；Hay，2008年；Ashckenazi-Polivoda等人，2011年；Mansour等人，2020年；Mansour等人，2021年；Mansour和Wagreich，2022年；Rabea等人，2026年）。
在特提斯海南部，阿布塔尔图尔高原（Abu Tartur Plateau，位于埃及西部沙漠南部）的坎帕阶-马斯特里赫特阶期间形成了厚厚的沉积层，主要由硅质碎屑岩和碳酸盐岩组成，其间夹有多层磷酸盐岩和黑色页岩，属于杜维组（Duwi Formation）和达赫拉组（Dakhla Formation）。已有多项研究对这些地层进行了分析，探讨了基于孢粉组成的沉积环境（Tahoun和Mohamed，2020年）、磷酸盐矿带的分布和经济价值（Baioumy和Tada，2005年；Baioumy等人，2007年；Baioumy和Farouk，2022年）、自生绿泥石和富含磷酸盐-绿泥石的沉积物（Wassef等人，1977年；Glenn和Arthur，1990年；Awadalla，2010年；Pestitschek等人，2012年；Banerjee等人，2019年；Edress等人，2023年），以及基于生物标志物的氧化还原条件（El-Shafeiy等人，2014年）。以往的研究主要强调了磷酸盐矿的经济价值及其地球化学和沉积学特征。然而，关于有机物特征及其控制机制（如生成、保存、稀释和破坏过程），以及更广泛的古海洋学、古气候和构造控制因素的研究仍较为缺乏。为了填补这一知识空白，本研究整合了有机和无机地球化学分析以及沉积学观察，以描述坎帕阶-马斯特里赫特阶期间阿布塔尔图尔高原的区域演化过程。
通过综合分析总体参数（如总有机碳（TOC）、全岩地球化学（Lewan和Maynard，1982年；Wedepohl，1991年；Cox等人，1995年）以及沉积学数据，可以全面了解沉积环境条件和烃源岩特征。此外，这种方法还将为更好地理解气候、风化强度、陆源物质输入以及水柱氧化还原动态提供新的见解，这些因素影响了特提斯海南部边缘沉积物中有机物的积累。本研究的目标是：（1）解释杜维组和达赫拉组沉积期间的氧化还原条件和古生产力；（2）评估坎帕阶-马斯特里赫特阶期间的陆源风化强度、陆源沉积物输入量和气候条件；（3）结合这些数据探讨构造-气候演化及其对沉积物中有机物积累的影响。
地质背景
埃及西部沙漠南部的阿布塔尔图尔高原在中生代期间经历了多次构造事件和伸展裂谷系统的发育（Said，1962年；Guiraud和Bosworth，1995年）。晚三叠世-早侏罗世期间，冈瓦纳大陆的逐渐解体以及非洲相对于欧洲向东漂移，引发了中央大西洋和新生特提斯海的开启（Guiraud和
材料与方法
露头剖面位于达赫拉盆地（Dakhla Basin）的阿布塔尔图尔高原（25°24′29″ N和30°02′49″ E）。该高原以多个厚层磷酸盐岩层为特征，特别是在地层的底部部分，其中包含了杜维组的磷酸盐岩段（Fig. 2）。这些磷酸盐岩使该高原成为埃及最具经济价值的磷酸盐资源之一。共采集了150个新鲜岩样来自杜维组（Duwi）
沉积学观察
磷酸盐岩段由粗粒磷酸盐砂岩和石灰岩、含牡蛎的石灰岩、页岩和粉砂岩组成（Fig. 2）。磷酸盐岩层中包含丰富的鲨鱼牙齿、各种鱼类的碎骨以及棕黑色的磷酸盐颗粒（Fig. 3a-b）。利菲亚页岩段（Liffiya Shale）平均厚度约为35米，由层状、富含有机碳的黑色页岩组成（Fig. 3h），其中夹杂着绿泥石砂岩、磷酸盐砂岩和磷酸盐石灰岩
古氧化还原状态和古生产力评估
对氧化还原敏感的元素，如铀（U）、钼（Mo）、钒（V）、钴（Co）和铬（Cr），是评估海洋和湖泊古环境中过去氧化状态的重要指标（Tribovillard等人，2006年；Algeo和Tribovillard，2009年）。这些元素通常在低氧环境中富集，尤其是在缺氧或孔隙水及底层水中。它们的富集程度往往与易分解有机物的存在和/或硫化物矿物的存在有关
总结与结论
本研究整合了来自达赫拉盆地阿布塔尔图尔高原坎帕阶-马斯特里赫特阶杜维组（Duwi Formation）和达赫拉组（Dakhla Formation）的有机和无机地球化学及沉积学数据，以解释古氧化还原状态、风化强度、古气候条件、有机物特征，以及构造、气候和古海洋学条件之间的关系。用于重建风化强度和古气候条件的地球化学指标
CRediT作者贡献声明
艾哈迈德·曼苏尔（Ahmed Mansour）：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，项目监督，资金获取。伊娃·格什洛娃（Eva Ger?lová）：撰写 – 审稿与编辑，资源准备，方法论制定，数据管理。多米尼克·沃罗什（Dominik V?r??）：撰写 – 审稿与编辑，资源准备，方法论制定，数据管理。奥马尔·穆罕默德（Omar Mohamed）：撰写 – 审稿与编辑，数据管理，概念构思。托马斯·根齐斯（Thomas Gentzis）：撰写 – 审稿与编辑，验证，资源准备，方法论制定，数据管理。艾哈迈德·阿里（Ahmed Ali）：撰写 –
作者声明
所有作者确认提交的最终手稿已经过每位作者的审阅和批准。此外，所有合作者均与本研究的任何方面没有利益冲突。
未引用参考文献
El-Azabi和Farouk，2010
Guiraud和Bosworth，1999
Nesbitt和Young，1984
Said，1990
Vandenbroucke和Largeau，2007
利益冲突声明
作者声明他们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
我们衷心感谢Misr Phosphate公司允许我们在阿布塔尔图尔高原的采石场采集样本。作者感谢中国国家自然科学基金（National Natural Science Foundation of China）的资助（W2433105）。同时，我们也感谢主编Shifeng Dai和两位匿名审稿人的宝贵意见，这些意见极大地提升了本文的质量。
