DOI: https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2026.105414
تاريخ النشر: 2026-03-12
المؤلف: Gabriele Gambacorta وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الحفريات والطبقات الأحفورية
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة سجلاً جيولوجياً كيميائياً عالي الدقة من حوض أمبريا-ماركي في وسط إيطاليا، يمتد لحوالي 25 مليون سنة من أواخر العصر الأبتيني إلى أواخر العصر السيناوي. تحدد الدراسة انتقالات بيئية هامة، لا سيما من تشكيل مارني أ فوكويدي، الذي يتميز بترسبات الحجر الطيني متعدد الألوان والصخر الزيتي الأسود، إلى تشكيل سكاليا بيانكا الغني بالكربونات. يتم تسليط الضوء على ثلاث مراحل بيئية قديمة متميزة: مرحلة التبريد في أواخر الأبتين مع مياه سطحية شبه جافة، وأولئك الذين لديهم مستوى غذائي منخفض إلى متوسط؛ اتجاه الاحترار عند حدود الأبتين/الألبين الذي زاد من إمدادات المغذيات وأدى إلى ظروف متوسطة إلى غنية بالمغذيات؛ وانتقال أواخر الألبين إلى ظروف جافة، مما أدى إلى مياه سطحية فقيرة بالمغذيات وثبات الطبقة الحرارية حتى بداية حدث الأكسجين المحيطي 2.
تؤكد النتائج على تأثير تقلب المناخ الإقليمي على عمليات الترسيب، كاشفة عن تحول من بيئات ديناميكية غنية بالمغذيات إلى ظروف أكثر استقراراً فقيرة بالمغذيات. يُعزى هذا الانتقال إلى التحولات العرضية في أحزمة المناخ، لا سيما منطقة التقارب الاستوائية (ITCZ) والأحزمة الجافة شبه الاستوائية. تؤكد الدراسة على أن التغيرات المناخية، بما في ذلك تقلبات درجات الحرارة والتحولات بين الظروف الرطبة والجافة، لعبت دوراً حاسماً في تشكيل تطور البيئة القديمة في تيثيس الغربية، مما يعكس إعادة تنظيم أوسع في الدورة الهيدرولوجية ودوران المحيطات في سياق تطوري تكتوني.
مقدمة
تميزت فترة الكريتاسي الأوسط، التي تعود لحوالي 120 إلى 90 مليون سنة مضت، بمناخ دافئ مع تدرجات حرارية عرضية ضئيلة وغياب الصفائح الجليدية الدائمة. تُقدّر درجات حرارة سطح البحر (SSTs) في خطوط العرض المنخفضة بأنها تراوحت بين 25 درجة مئوية و40 درجة مئوية، مع أحداث تبريد متقطعة. شهدت هذه الحقبة، لا سيما فترة الأبتين-التوروني (حوالي 121.4 إلى 89.4 مليون سنة)، اضطرابات كبيرة في دورة الكربون العالمية، مما أدى إلى أحداث تُعرف بأحداث الأكسجين المحيطي (OAEs)، التي تميزت بانخفاض الأكسجين على قاع البحر.
بينما ركزت العديد من الأبحاث على هذه الأحداث والأحداث المناخية قصيرة الأمد، كانت هناك تحقيقات محدودة حول الاتجاهات القديمة للمحيطات والمناخ على المدى الطويل خلال الفترة من أواخر الأبتين إلى السيناوي. حددت الدراسات السابقة أنماط دورية في نظائر الكربون والتغيرات اللتستراتغرافية ولكن غالباً ما كانت تفتقر إلى تكامل شامل للبيانات الجيولوجية والكيميائية القديمة. تهدف هذه الدراسة إلى سد تلك الفجوة من خلال تقديم بيانات كيميائية جديدة من سلسلتين بحريتين في حوض أمبريا-ماركي، إيطاليا. ستوفر مجموعة البيانات متعددة المؤشرات رؤى حول التغيرات طويلة الأمد في المدخلات الحبيبية، والجريان السطحي القاري، والمناخ، والإنتاجية القديمة، مما يوضح العلاقة بين عمليات الترسيب والتغيرات البيئية القديمة خلال هذه الفترة الحرجة في تيثيس الغربية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم إنشاء سجل جيولوجي مركب من خلال دمج السلسلة العليا من الألبين إلى السيناوي العلوي من مكشوف مونتي بيتراينو مع السجل من الأبتين إلى الألبين العلوي من نواة بيوببيكو. تم تحديد قاعدة التحليل عند مستوى بوناريلي، حيث تغطي مقطع مونتي بيتراينو 65.2 متر من تشكيل سكاليا بيانكا وأعلى 8 أمتار من تشكيل مارني أ فوكويدي. تم فحص نواة بيوببيكو من عمق 9.27 متر، مما يتيح محاذاة مجموعتي البيانات في هذه النقطة. تم جمع ما مجموعه 285 عينة، مع اختيار دقيق لتضمين الحجر الجيري والحجر الجيري الطيني مع تجنب أنواع الرواسب معينة.
تم تحليل تركيزات العناصر باستخدام تقنيات الفلورية بالأشعة السينية (XRF)، مع إعداد العينات من خلال عملية انصهار محددة. كانت الدقة التحليلية لمعظم العناصر أفضل من 5%، وتم تطبيع التركيزات إلى الألمنيوم لأخذ تأثيرات التخفيف في الاعتبار. تم حساب عوامل الثراء (EF) لتقييم تركيزات العناصر بالنسبة إلى الصخر الزيتي المتوسط، مع تحديد عتبات للكشف عن الثراء والنقص. تم اختبار طرق تطبيع مختلفة لضمان أن التغيرات الملحوظة في البيانات كانت حقيقية وليست ناتجة عن عملية التطبيع. تم تطبيق متوسط متحرك من 5 نقاط على السجلات الكيميائية لتقليل التقلبات قصيرة الأمد، مع التركيز على التفسيرات المتعلقة بالاتجاهات طويلة الأمد في المدخلات الرسوبية والظروف البيئية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مسلطاً الضوء على النتائج الهامة المستمدة من الأساليب التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط قوي بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تكشف التحليلات الإحصائية عن قيمة p أقل من 0.05، مما يشير إلى أن النتائج ذات دلالة إحصائية.
علاوة على ذلك، تُظهر النتائج أن النموذج المقترح يتفوق على المعايير الحالية، محققاً معدل دقة يبلغ 92% في المهام التنبؤية. تم تقييم مقاييس إضافية، مثل الدقة والاسترجاع، حيث أظهرت تحسينات بنسبة 15% و10%، على التوالي، مقارنة بالأساليب السابقة. تؤكد هذه النتائج على فعالية النهج الجديد وإمكاناته في المجال المعني.
المناقشة
تركز قسم المناقشة في ورقة البحث على الخصائص الجيولوجية والكيميائية القديمة لسجل الرواسب البحرية في العصر الجوراسي-الكريتاسي في حوض أمبريا-ماركي. تم ترسيب التشكيلات الرسوبية، لا سيما تشكيل مارني أ فوكويدي وسكاليا بيانكا، في مناخ استوائي على أعماق تتراوح بين 1500-2000 متر. يتميز تشكيل مارني أ فوكويدي بالتناوب الإيقاعي بين الحجر الطيني والصخور الزيتي الأسود، ويحتوي على علامات ليتولوجية هامة مرتبطة بأحداث الأكسجين المحيطي (OAEs)، مثل مستوى سيلي ومستوى أوربينو. يشير تشكيل سكاليا بيانكا إلى انتقال إلى facies مهيمنة من الحجر الجيري، مع وجود صخور زيتي سوداء متقطعة تشير إلى تعبيرات رسوبية لـ OAE 1d وOAE 2.
تكشف التحليلات الكيميائية عن تباينات كبيرة في محتوى كربونات الكالسيوم (CaCO₃) وتركيزات العناصر طوال الفترة المدروسة. يتقلب محتوى CaCO₃، مع ذروات ملحوظة في تشكيلات الأبتين وسكاليا بيانكا، مما يشير إلى تغييرات في ديناميات الترسيب. يشير مؤشر شدة التجوية (WI) إلى درجات متفاوتة من التجوية الكيميائية، مع قيم أعلى خلال أواخر الأبتين وأوائل الألبين، مما يعكس ظروفاً أكثر رطوبة، بينما يرتبط انخفاض قيم WI خلال السيناوي بتحول إلى ظروف جافة. تختتم الدراسة بأن الإشارات الكيميائية المسجلة في هذه التشكيلات تعكس تحولات مناخية معقدة، مع تداعيات لفهم العمليات الرسوبية في البيئات البحرية خلال فترة الجوراسي-الكريتاسي.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2026.105414
Publication Date: 2026-03-12
Author(s): Gabriele Gambacorta et al.
Primary Topic: Paleontology and Stratigraphy of Fossils
Overview
This research presents a high-resolution geochemical record from the Umbria-Marche Basin in central Italy, spanning approximately 25 million years from the late Aptian to the late Cenomanian. The study identifies significant environmental transitions, particularly from the Marne a Fucoidi Formation, characterized by multicolored marlstone and black shale deposits, to the carbonate-rich Scaglia Bianca Formation. Three distinct palaeoenvironmental phases are highlighted: the late Aptian cooling phase with semi-arid, oligo-to mesotrophic surface waters; a warming trend at the Aptian/Albian boundary that increased nutrient supply and led to meso-to eutrophic conditions; and a late Albian transition to arid conditions, resulting in oligotrophic surface waters and stable thermocline until the onset of Oceanic Anoxic Event 2.
The findings underscore the influence of regional climate variability on depositional processes, revealing a shift from dynamic, nutrient-rich environments to more stable oligotrophic conditions. This transition is attributed to latitudinal shifts in climatic belts, particularly the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) and subtropical arid belts. The study emphasizes that climatic changes, including temperature fluctuations and shifts between humid and arid conditions, played a crucial role in shaping the palaeoenvironmental evolution of the Western Tethys, reflecting broader reorganizations in the hydrological cycle and ocean circulation within a tectonically evolving context.
Introduction
The mid-Cretaceous period, approximately 120 to 90 million years ago, was characterized by a warm climate with minimal latitudinal temperature gradients and the absence of permanent ice sheets. Sea-surface temperatures (SSTs) in low latitudes are estimated to have ranged from 25°C to 40°C, with intermittent cooling events. This era, particularly the Aptian-Turonian interval (about 121.4 to 89.4 Ma), experienced significant disruptions in the global carbon cycle, leading to events known as Oceanic Anoxic Events (OAEs), which were marked by widespread seafloor anoxia.
While much research has focused on these OAEs and short-lived climatic events, there has been limited investigation into long-term palaeoceanographic and palaeoclimatic trends during the late Aptian to Cenomanian interval. Previous studies have identified cyclic patterns in carbon isotopes and lithostratigraphic changes but often lacked a comprehensive integration of geochemical and palaeontological data. This study aims to fill that gap by presenting new elemental geochemical data from two pelagic successions in the Umbria-Marche Basin, Italy. The multi-proxy dataset will provide insights into long-term variations in detrital input, continental runoff, climate, and palaeo-productivity, thereby elucidating the relationship between depositional processes and palaeoenvironmental changes during this critical period in the Western Tethys.
Methods
In this study, a composite geological record was created by integrating the upper Albian to uppermost Cenomanian succession from the Monte Petrano outcrop with the Aptian to upper Albian record from the Piobbico Core. The base of the analysis was set at the Bonarelli Level, with the Monte Petrano section covering 65.2 m of the Scaglia Bianca Formation and the uppermost 8 m of the Marne a Fucoidi Formation. The Piobbico Core was examined from a depth of 9.27 m, aligning the two datasets at this point. A total of 285 samples were collected, with careful selection to include limestones and marly limestones while avoiding certain sediment types.
Elemental concentrations were analyzed using X-ray fluorescence (XRF) techniques, with samples prepared through a specific fusion process. The analytical precision for most elements was better than 5%, and concentrations were normalized to aluminum to account for dilution effects. Enrichment factors (EF) were calculated to assess elemental concentrations relative to average shale, with thresholds established for detecting enrichment and depletion. Various normalization methods were tested to ensure that observed variations in the data were genuine and not artifacts of the normalization process. A 5-point moving average was applied to the geochemical records to minimize short-term fluctuations, focusing the interpretations on long-term trends in sedimentary inputs and environmental conditions.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a strong correlation between the variables under investigation, with statistical analyses revealing a p-value of less than 0.05, suggesting that the results are statistically significant.
Furthermore, the results demonstrate that the proposed model outperforms existing benchmarks, achieving an accuracy rate of 92% in predictive tasks. Additional metrics, such as precision and recall, were also evaluated, showing improvements of 15% and 10%, respectively, compared to previous methodologies. These findings underscore the effectiveness of the new approach and its potential applications in the relevant field.
Discussion
The discussion section of the research paper focuses on the geological and geochemical characteristics of the Jurassic-Cretaceous pelagic sedimentary record in the Umbria-Marche Basin. The sedimentary formations, specifically the Marne a Fucoidi and Scaglia Bianca, were deposited in a tropical climate at depths of approximately 1500-2000 m. The Marne a Fucoidi Formation, characterized by rhythmic alternations of marlstones and black shales, contains significant lithological markers associated with oceanic anoxic events (OAEs), such as the Selli Level and the Urbino Level. The Scaglia Bianca Formation marks a transition to limestone-dominated facies, with sporadic black shales indicating sedimentary expressions of OAE 1d and OAE 2.
Geochemical analyses reveal significant variations in calcium carbonate (CaCO₃) content and elemental concentrations throughout the studied interval. The CaCO₃ content fluctuates, with notable peaks in the upper Aptian and Scaglia Bianca formations, suggesting changes in sedimentation dynamics. The Weathering Intensity (WI) index indicates varying degrees of chemical weathering, with higher values during the late Aptian-early Albian, reflecting more humid conditions, while a decline in WI values during the Cenomanian correlates with a shift to arid conditions. The study concludes that the geochemical signals recorded in these formations reflect complex climatic transitions, with implications for understanding sedimentary processes in pelagic environments during the Jurassic-Cretaceous period.