赫南特冰期古海洋环境转变及其成因机制研究现状

奥陶纪-志留纪转折期是地质历史时期一个重要的时间节点,形成了广为人知的赫南特冰期。该冰期的形成不仅诱发了显生宙第二大的两幕生物绝灭事件,同样使海水中的地球化学元素循环受到强烈的影响,如海洋碳酸盐与大气CO₂的循环受到扰动,全球海平面的降低促使水体逐渐富氧化,进而导致海洋水体Mo、S、U等同位素值出现波动,而冈瓦纳大陆被冰雪大面积覆盖则削弱了铝硅酸盐岩的风化作用,并限制了陆壳放射性187Os、87Sr同位素向海水的运移。赫南特冰期的成因一直是学界探讨的热点,被归结于风化作用、火山活动的增强或有机碳的大量埋藏等因素,但对冰期的成因机制与持续时间仍具有较多的争论,其原因很多,比如缺乏独立的生物地层单元同时能够控制浅水碳酸盐岩及深水泥页岩区,缺少转折界限处高精度的地球化学信息与全球等时地层格架下的对比,以及未能排除风化作用、成岩作用和构造热事件对古海洋与古气候重建时的扰动等。     

重庆秀山南沱冰期后的海陆环境变化

扬子地区发育地层所记录的南沱冰期在时间上与Marinoan冰期相当,被认为是"雪球事件"的产物,受到广泛关注。借助于重庆秀山长河桥剖面的南沱组冰碛岩上覆陡山沱组盖帽白云岩和页岩样品的精细采集,选取冰碛岩之上2.5 m内的地层进行同位素比值和元素含量测试,并尝试性的使用酸不溶物的元素地球化学数据,对冰期后可能出现的环境变化进行了综合分析,结果表明:盖帽白云岩C同位素数据基本符合海水分层混合模式特征;U/Th值也反映出该地区在雪球后经历了由缺氧-贫氧环境向贫氧-氧化环境的迅速转变,可能反映了雪球后缺氧富有机质的深部大洋水随上升洋流上涌并被迅速氧化的过程;强烈的Eu正异常的出现,可能与埃迪卡拉纪海底火山、热液活动频繁出现或近源热液活动相关;盖帽碳酸盐岩样品中出现Ce轻微负异常,表明其形成于弱氧化环境;87Sr/86Sr值和Y/Ho值均呈现伴有大量陆源碎屑物输入的特点;盖帽碳酸盐岩的酸不溶物可以反映当时的大陆风化背景,其化学蚀变指数（CIA）稳定在72左右,说明当时的大陆环境具有温暖湿润的特征,化学风化作用强度中等。综上所述,在南陀冰期结束后,秀山长河桥剖面的沉积环境经历了缺氧-贫氧环境向贫氧-氧化环境的迅速转变,同时,随着上升洋流的出现原有的冰期海水分层被迅速破坏,并可能伴随着地表径流的不断增强,同时热液活动在这一时期也频繁发生。在这一时期,剖面附近的大陆环境也迅速由冰期过渡为温暖湿润的环境。     

辽南新元古代桥头组海相冰碛沉积事件

通过对辽南瓦房店市岳山地区详细的野外地质调查,在桥头组中首次发现两处冰筏坠石冰碛沉积现象。坠石大小不等,均呈椭球倒锥状,磨圆较好,岩性分别为灰褐色细粒石英砂岩和黄褐色铁质胶结细粒石英砂岩,寄主围岩岩性为黄绿色粉砂质页岩且环绕坠石沉积,两者岩性差别较大,界线清晰。另外在桥头组中采集的碎屑锆石最小~(206)Pb/~(238)U年龄为662±16 Ma(~(207)Pb/~(206)Pb年龄为884±28 Ma),可以推断桥头组形成晚于800 Ma,应为新元古代中晚期沉积产物。根据以上证据及层序学资料,笔者把辽宁地区出露的桥头组、长岭子组(康家组)厘定为辽宁地区第二次冰碛事件,形成时代确定为新元古代中北方世(南华世)。     

青藏高原高寒区生物地理学研究进展

近年来,随着DNA测序技术的发展,青藏高原及周边地区的生物地理学研究取得重大成果,从生物演化方面着手探讨了青藏高原隆升历史及其气候效应。综合近年来地质学、古生物学与生物地理学研究进展,我们发现高原及周边地区高寒生物类群的起源和分化时间以及多样性演化过程表明早在渐新世青藏高原部分地区就已经存在高寒生态系统,晚中新世以来青藏高原不同组成部分的地貌与气候格局发生重大改变,高寒生物的祖先类群不断迁入正在生长的高原或在高原上就地演化出适应高寒生境的新物种。晚上新世高寒区物种分化速率快速升高,多样性增加,可能是高原巨大山系和水系以及冰川作用造成地理隔离的结果。同时,生物地理学研究发现青藏高原及周边地区的高寒区与北半球高纬度地区存在密切联系,在第四纪冰期期间并未形成覆盖整个青藏高原的大冰盖,高原面上仍存在很多生物避难所。地质学、古生物学与生物地理学等进行的多学科交叉研究对全方位理解青藏高原隆升历史及其气候效应具有重要意义。     

中国钙华沉积与气候变化关系研究

钙华是第四纪研究中的重要标志物,它记录了地质构造活动和气候变化信息.钙华沉积和气候变化之间可能存在联系,但它们之间的确切关系还不清楚.本文收集了中国的50处钙华地理坐标及98个已发表的钙华年龄数据,并使用钙华数量出现峰值的年龄与第四纪典型气候事件发生的时间进行比较分析,以检验钙华沉积受气候变化调节的假设.数据分析表明,中国钙华在空间上主要分布在水量充足气候温暖且地势起伏大、水动力强的西南地区;在时间上钙华数量出现峰值的频率大致对应于气候的10万年(100 ka)冰期旋回,每100 ka的最大峰值均出现在间冰期或过渡期(冰川期向间冰期过渡时期)这两个较温暖时期.并得出中国钙华在气候温暖且降水或地下水丰富的时期沉积速率更高,而在气温降低水量减少时期沉积速率较低.     

中国西北地区晚更新世以来环境变迁模式

中国西北地区晚更新世以来环境变迁有两种模式,新疆地区服从西风带的一般规律,冰期与雨期同步,即冰川前进与气候冷湿、湖面上升的时期相当。甘肃、青海等地主要受季风影响,冰期干冷、黄土堆积盛行,内陆湖面大幅度降低。另外,在末次冰期的间冰段中气候冷湿,内陆湖面普遍升高;而在全新世的高温期则夏季风十分强大,包括新疆和藏北高原气候均以暖湿为特色。     

末次冰期以来中国自然环境变迁及其与全球变化的关系

末次冰期我国西部的冰川长度比现代冰川长2—5倍,雪线低300—1080m;东部多年冻土区南界在33°20′—33°40′N,青藏高原多年冻土区东北部的下界在海拔2200—2600m 处;黄、东海海平面下降130—155m;经向环流加强,北方冷空气增强。末次冰期以后冰川阶段性退缩,多年冻土区阶段性缩小,海平面间歇性上升;8000—6000aB.P.为高温期,出现2—5m 高海面,5600—5000aB.P.气温短暂下降,海平面突然回落,冰川有所前进;3000aB.P.的新冰期和15—19世纪的小冰期,气候、冰川和海平面都有显著变化。哺乳动物的绝灭和迁徙是自然和人为双重影响的结果。这些变化都是全球变化的表现。