白垩纪是地质历史时期极端气候的典型代表,在此时期相应出现了一些特殊的沉积类型。本论文选取在该时期广泛出现的白垩纪大洋红层(CORB)和含海绿石的沉积岩这两种含铁海相沉积为研究对象,在系统的矿物学研究的基础上,探讨其形成所蕴含的古海洋意义及古环境意义。西藏床得剖面、意大Vispi Quarry剖面以及北大西洋ODP1049C孔高频旋回大洋红层分别代表了CORB在东特提斯、西特提斯和大西洋特提斯的出现。对这些典型剖面的致色铁氧化物类型、致色机制、红层控制因素以及成因的研究可以更好的了解整个特提斯地区在白垩纪时期的古海洋环境。对西藏床得剖面红色页岩、意大利Vispi Quarry剖面红色灰岩和北大西洋ODP1049C孔红色泥灰岩的矿物组成的研究表明,不同地区、不同岩性的白垩纪大洋红层相对于上下地层而言,碎屑矿物组成和粘土矿物组合没有明显的变化,只是组成比例略有不同,这表明陆源输入与红层的形成没有直接的关系。三个剖面的红层与相邻非红色地层比较,明显富集三价铁,而这些三价铁主要以赤铁矿(和／或少量的针铁矿)的形式存在于红层中,主要是赤铁矿引起了红层的红色,但三个地区红层铁氧化物含量有一定差别,其致色机制也稍有不同。西藏床得剖面红色页岩中,赤铁矿含量较高,是唯一的致色铁氧化物。定量分析结果显示,其含量变化范围从3.81%到8.11%。赤铁矿存在两种形态：碎屑状的和细分散状的、结晶差的赤铁矿。碎屑状赤铁矿来源于陆源输入,在氧化的条件下得以保存,而细分散状的、结晶差的赤铁矿则形成于同沉积-成岩早期的氧化环境。后者的致色能力远远高于前者,主要是后者引起了红层的红色。意大利Vispi Quarry剖面红色灰岩中,赤铁矿是主要的致色矿物。赤铁矿含量较低(0.1%左右)且具有陆源和内源两种类型。陆源的赤铁矿与石英、伊利石以及勃姆石等碎屑矿物密切共生,在岩石中分布极不均匀；而内源的铁氧化物在灰岩中的分布则很均匀。这两种类型的铁氧化物共同引起了灰岩的红色。此外,组成该灰岩的方解石中含有少量的Mn2+,而含Mn2+方解石的存在也赋予灰岩一定程度的红色,其致色机制为光致发光致色。北大西洋ODP1049C孔红色泥灰岩中,赤铁矿和针铁矿的出现是导致样品由白色、绿色向红色转变的矿物学原因,但赤铁矿和针铁矿的致色作用不同：赤铁矿致红色,而针铁矿致黄色。赤铁矿相对含量的增加可使沉积物颜色由橙色变为棕色。以床得剖面和意大利Vispi Quarry剖面为代表的长周期(百万年)的大洋红层可能与大洋缺氧事件有关,而以ODP1049C孔沉积物为代表的短周期(万年)高频旋回大洋红层则可能与米兰科维奇旋回导致的太阳辐照量的周期变化有关。红层中赤铁矿主要形成于同沉积-成岩早期的氧化条件,其形成受铁或铁氧化物的供应、沉积时的氧化还原条件以及成岩作用影响。然而,无论受何种因素制约,红层的出现都以底层水中溶解氧含量远大于有机质分解所需耗氧量,以铁氧化物的出现为最终结果。实验表明利用漫反射光谱方法可以快速有效地鉴别红层中的铁氧化物,本文采用漫反射光谱和多元线性回归分析相结合的方法首次对大洋红层中的铁氧化物进行了定量研究,该方法的引入为大洋红层中铁氧化物的致色机理和定量分析提供了新的思路。海绿石是白垩纪海相地层中的常见含铁矿物之一,因其结构中同时含有Fe2+和Fe3+,其形成也受氧化还原条件制约。海绿石在层序地层学和同位素年代学中的成功应用,使其成因研究一直备受关注。本文以我国西藏西南部札达县波林地区夏拉剖面中一套白垩系碎屑岩中的海绿石为研究对象,对其进行了系统的矿物学研究。分析表明,该剖面中的海绿石存在不同演化阶段,可分为高演化海绿石和低演化海绿石。海绿石砂岩和灰岩中的海绿石为高演化的海绿石,其中,海绿石砂岩中的海绿石为原地海绿石,而灰岩中的海绿石为源于下伏地层的异地海绿石。海绿石砂岩的形成可能与Albian晚期印度大陆从澳大利亚-南极大陆的彻底裂解有关。下伏砂岩中不同演化阶段的海绿石的研究表明,海绿石化作用主要表现为交代碱性长石中的富钾组分,该过程是受矿物之间的溶解-沉淀-再结晶机制控制的界面迁移反应。不同演化程度的海绿石中几乎相同且高的K20的含量以及低的TFeO(总铁)的含量,不支持‘’neoformation theory"理论和两阶段模式中提到的先形成富铁贫钾的物质,然后在后期的演化中逐渐富钾的过程。与交代贫钾矿物的过程不同,在交代富钾矿物的初期就有很高的钾含量,不需要后期单独的钾富集的过程。下伏砂岩中,海绿石中高的K20含量与大量钾长石和岩屑的溶解有关,而低的TFeO含量则与当时的氧化还原条件有关。当氧化还原条件趋于弱还原时,Fe主要以Fe2+的形式进入了磁绿泥石的晶格。