古新世—始新世极热事件（PETM）的陆相记录：现状与展望

古新世—始新世极热事件（Paleocene—Eocene thermal maximum, PETM）是发生在古新世与始新世界线附近的一次全球快速增温事件。研究显示,PETM期间全球大气CO2浓度增加,温度上升,陆地水循环加强,在陆地和海洋中产生了一系列生物—环境响应。目前,PETM研究主要集中在海相地层中,而针对陆相地层的相关报道并不多见。陆相沉积速率较快,沉积地层厚度大,并且保存有丰富的哺乳动物化石和植物孢粉,也适合开展高分辨率古气候研究。本文对北美、欧洲西部和我国典型陆相盆地的PETM研究成果进行了系统性综述,对比分析结果表明,PETM期间陆相地层中的碳同位素偏移过程可以分为快速负偏、保持低值和缓慢恢复三个阶段。陆地植物和哺乳动物在PETM期间并未经历大规模灭绝,反而通过进化、扩散和局部灭绝适应了快速变化的环境。基于最新的研究方法,包括碳酸盐岩U Pb定年、汞同位素以及团簇同位素,对我国未来的PETM陆相记录研究提出了展望。     

古新世—始新世极热事件（PETM）的陆相记录：现状与展望

古新世—始新世极热事件(Paleocene—Eocene thermal maximum, PETM)是发生在古新世与始新世界线附近的一次全球快速增温事件。研究显示,PETM期间全球大气CO₂浓度增加,温度上升,陆地水循环加强,在陆地和海洋中产生了一系列生物—环境响应。目前,PETM研究主要集中在海相地层中,而针对陆相地层的相关报道并不多见。陆相沉积速率较快,沉积地层厚度大,并且保存有丰富的哺乳动物化石和植物孢粉,也适合开展高分辨率古气候研究。本文对北美、欧洲西部和我国典型陆相盆地的PETM研究成果进行了系统性综述,对比分析结果表明,PETM期间陆相地层中的碳同位素偏移过程可以分为快速负偏、保持低值和缓慢恢复三个阶段。陆地植物和哺乳动物在PETM期间并未经历大规模灭绝,反而通过进化、扩散和局部灭绝适应了快速变化的环境。基于最新的研究方法,包括碳酸盐岩U-Pb定年、汞同位素以及团簇同位素,对我国未来的PETM陆相记录研究提出了展望。     

古新世-始新世极热事件与地球系统的自我调节:Gaia理论的应用

古新世—始新世极热事件(LPTM或PETM)是地球历史中最强烈的全球升温事件之一,又因其温室气体的排放与当前工业废气排放水平相当,因而在全球变化与地球系统科学研究中具有重要的研究意义。Gaia理论强调生物通过负反馈作用调节全球系统,使之趋于稳定。在前人研究资料的基础上,对比分析了分布于全球不同地区大洋钻孔与陆地剖面P/E界线附近的δ13C变化,综合了P/E极热事件对全球碳循环的影响以及事件的成因。认为P/E极热事件之后,地球系统在生物作用下逐渐恢复平衡。如果将生物与地球作为整体来看,那么这个整体是一个具有自我平衡能力的系统。地球历史中,其他与碳循环扰动有关的地质事件,应该也可以用Gaia理论的思路,从生物调节环境的角度分析碳循环的变化以及地球系统的平衡机制。     

古新世—始新世最热事件对地球表层循环的影响及其触发机制

古新世—始新世最热事件（PETM, Paleocene Eocene Thermal Maximum）是发生在古新世—始新世交界时的一次全球性的气候突变事件。它造成了大洋环流模式的突然倒转和海水盐度、大气湿度的迅速上升。海洋表层生态系统和陆地生态系统生产力迅速上升,许多属种的植物、动物、微生物生活范围向高纬区扩大;大洋底栖微生物发生集群灭绝。现代哺乳动物的主要属种（灵长类、奇蹄类及偶蹄类）产生,哺乳动物演化进程发生重大改变。地球表层碳循环系统发生不同程度的碳同位素负偏移,全球碳循环系统发生大规模搅动。对于PETM的触发机制,主流的观点认为是海底天然气水合物突然释放造成巨量甲烷迅速进入表层系统引发的碳循环系统内部反馈。而对于甲烷释放的原因,又存在着减压释放和热释放两种解释;此外还有科学家用岩浆作用和地外星体撞击来解释PETM的发生。     

岷江叠溪古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录所揭示的古气候演化特征

距今近2万a来的古气候恢复越来越受到人们的重视，研究的方法途径也越来越丰富，利用沉积物碳酸盐碳氧同位素δ^18O、δ^13C值来反演古气候就是其中之一。文章利用古堰塞湖沉积物碳酸盐碳氧同位素记录对岷江上游叠溪古气候演化特征的初步研究表明，在距今约22000－9000年（约22KaBP-9KaBP)间该区古气候可分为7个阶段。各个阶段的古气候特征分别为：①约22kaBP-20kaBP，气候为冷干；②约20kaBP-17kaBP，气候为冷湿；③约17kaBP-14kaBP，气候为热干；④约14kaBP-13kaBP，气候为冷湿；⑤约13kaBP-11kaBP，气候为热偏干；⑥约11kaBP-10kaBP，气候为热干；⑦约10kaBP-9kaBP，气候为冷湿。     

江陵凹陷早始新世石盐流体包裹体均一温度研究及其古气候意义

近年来江陵凹陷因深层富钾卤水及钾盐矿物的发现受到各界的关注。而钾盐的形成与古环境有着密切的联系。本文通过石盐包裹体均一温度的研究,对江陵凹陷早始新世古气候进行了初步探讨,力求为确定江陵凹陷成钾有利期提供一定依据。通过对石盐样品中的单一液相流体包裹体采用冷冻法进行均一温度测定,测温结果显示其均一温度范围是14.9~32.3℃,均值23.7℃,且各样品间温度数据波动不大。由此说明,江陵凹陷早始新世新沟嘴组中段的古气温较高,且比较稳定,属于温暖干旱的气候。此外,还通过分析比对前人研究成果,发现该区域古气温自沙市组至新沟嘴组下段有明显降低的趋势,这可能与古新世—始新世极热事件(PETM)之后的降温期有关。     

青藏高原晚始新世干旱化事件：改则盆地康托组碳酸盐岩碳氧同位素的记录

改则盆地位于青藏高原腹地,盆地内沉积物记录了高原古环境变化的重要信息。本文对改则盆地康托组碳酸盐岩碳氧同位素进行研究,结果显示改则盆地中-晚始新世的演化分为两个阶段:1中始新世湿润气候下开放湖盆阶段:虽然碳酸盐岩δ~(18)O值在43层处向正值偏移,但整体~(18)O和~(13)C强烈亏损,并且该时期碳酸盐岩δ~(18)O值和δ~(13)C变化相关系数为R~2=0.082。表明该阶段的研究区虽然经历过短期蒸发作用增强或补给水减少,但整体是气候湿润条件下补给水丰富的开放型湖盆。2晚始新世干旱气候下封闭湖盆阶段:经过中新世晚期(63层)气候和湖泊水文状态的过渡,晚始新世~(18)O和~(13)C同位素富集,δ~(18)O值和δ~(13)C值变化相关系数为R~2=0.7762。表明该阶段气候干旱,蒸发作用强烈,湖盆萎缩成为封闭湖盆。综合前人研究,认为青藏高原腹地及北缘、东北缘在晚始新世存在明显的区域性干旱化事件。对比分析青藏高原隆升、全球气候记录、全球海水Sr和大气CO_2记录,认为青藏高原腹地和北部的干旱化事件主要受青藏高原隆升的影响。     

晚始新世-早渐新世渭河盆地古气候变化的碳酸盐记录

晚始新世-早渐新世转变期（约34 Ma,EOT）温度降低是新生代显著气候事件之一,对亚洲环境演变有深刻影响。本研究基于渭河盆地厚度为413.95 m的支家沟剖面34.89~31.51 Ma时段的河湖相沉积,获得高分辨率总碳酸盐、方解石含量变化序列,结合薄片及扫描电镜分析,尝试建立晚始新世-早渐新世渭河盆地气候和环境演变时间序列,探讨EOT期间渭河盆地古气候对全球温度变化的响应。镜下岩石薄片鉴定显示,沉积物粒度变化与岩相变化对应较为一致。34.89~33.89 Ma,高含量的总碳酸盐、方解石指示气候较为温暖干旱,沉积序列指示从滨湖相向湖泊三角洲相过渡;33.89~33.09 Ma期间,低含量的总碳酸盐、方解石指示气候偏凉且相对湿润,沉积环境为湖泊三角洲向滨浅湖过渡,水位逐渐上升;33.09~31.51 Ma,总碳酸盐、方解石含量变化与地层岩性变化有较好的一致性,此时沉积相为滨湖相,湖泊水位可能高于34.89~33.89 Ma,但低于33.89~33.09 Ma。结合全球温度变化序列,本研究认为渭河盆地始新世晚期-渐新世早期湿度变化可能受全球温度驱动的蒸发量控制,但明确的驱动机制有待进一步研究。

     

三水盆地古近系湖相沉积岩的氧、碳同位素地球化学记录及其环境意义

三水盆地古近系莘庄组顶部至土布心组红岗段的全岩碳酸盐稳定同位素分析结果表明其形成期间经历了多次环境变迁。根据碳酸盐氧、碳同位素比值及其相互关系的变化,可识别三次海水入侵期。其时δ18O值大幅度向正值漂移。而由于受有机质降解的影响,相应时期的δ13 C均表现为低值。在不直接受海洋影响的湖相沉积阶段,δ18O与δ13 C的相关程度虽然未达到典型的封闭型湖泊水平,但仍呈现一定的正相关变化 (r =0.6 5 ),表明其湖水滞留时间较长。而频繁出现的石膏薄层沉积也指示湖盆的封闭性较好。这些均表明这一时期的三水盆地可能是一周期性封闭型湖泊。其稳定同位素组成主要受制于蒸发量/降雨量平衡的变化。而δ13 C比值往往还受有机质活动的控制,更多的是反映有机质生产力、埋藏与降解率。     

中全新世河南南阳石笋记录的百年季风干旱事件

基于河南南阳洞1支石笋的5个230 Th 年龄和186个氧碳同位素数据,建立了中全新世持续1 570a( 6 115～ 4 544a B. P. )较高分辨率东亚季风降水序列。在整个研究时段,石笋氧碳同位素曲线记录了3次弱季风事件,分别发生在5 830～5 720a B. P. 、5 350～ 5 080a B. P.、4 770～ 4 640a B. P. ,其中5 350～ 5 080a B. P.时段持续干旱,历时270a。在测年误差范围内,平均分辨率达4～ 5 a 的氧同位素曲线与相应时段树轮14 C残差曲线基本对应。功率谱分析表明: 南阳洞石笋具有显著的130a 周期旋回,与树轮Δ14 C( 132a )以及低纬地区其它石笋记录的周期变化基本一致,说明中全新世东亚季风降水在百年尺度上可能主要受太阳辐射驱动。      

浙江北湖桥岩芯记录的早-中全新世环境演变

通过对浙江余杭北湖桥钻孔(简称BHQ孔)沉积物中总有机碳(TOC)和碳同位素(δ13C_org)的分析,结合碳氮比(C/N)、粒度参数、年代和孢粉资料,探讨了研究区域早中全新世期间气候演变规律。结果表明,BHQ孔所在区域早中全新世期间,环境变化可以划分为3段:①11.4~8.7 ka B.P.,δ13C_org在-27.24‰~-23.4‰范围内波动升高,TOC含量(0.19%~0.69%)呈显著增加趋势,指示气候由冷干逐渐转向温湿。②8.7~8.0 ka B.P.,TOC含量偏低,δ13C_org(-24.91‰~-22.93‰)较为偏正,指示气候呈冷干-温湿-温干。③8.0~4.2 ka B.P.,TOC含量(0.18%~2.18%)和δ13C_org(-26.33‰~-19.09‰)变化频繁且幅度较大,但整体上TOC含量偏高,δ13C_org偏负,指示该段时期内气候总体呈暖湿特征,且存在不同尺度的冷暖波动。其中在8.0~5.7 ka B.P.期间,TOC含量(0.43%~2.18%)明显偏高,δ13C_org(-25.79‰~-23.15‰)明显偏负,指示气候温暖湿润,对应于区域全新世大暖期;此外本段时期内还记录到5.5 ka B.P.和4.2 ka B.P.两次冷事件。由此表明湖沼相沉积物TOC及δ13C_org可以记录降水量和温度的变化状况,能有效指示古气候的变化规律,同时研究结果初步揭示了浙北地区早中全新世期间气候演变特点。     

柴北缘平台地区下干柴沟组下段碳酸盐胶结物特征及意义

综合运用岩石学、矿物学和地球化学等方法,对柴达木盆地北缘中段平台地区古近系下干柴沟组下段储集岩中碳酸盐胶结物的成岩温度、形成环境和物质来源等进行了系统研究。结果表明,平台地区储集砂岩中主要发育方解石和白云石两种碳酸盐胶结物。自生黏土矿物主要以伊利石、绿泥石和伊-蒙混层为主,测定其碳同位素(δ~(13)C)值分布范围在-7.5‰~-1.4‰之间,平均为-4.0‰;氧同位素(δ~(18)O)值分布范围在-14.4‰~-10.1‰之间,平均为-11.6‰,推算古盐度(Z)值分布范围为106.38~119.23,平均值为113.24。平台地区古近系下干柴沟组下段储集岩在成岩阶段早期有少量有机碳加入,成岩流体以淡水环境为主。碳酸盐胶结物的形成温度在71.49~101.01℃之间,平均值为81.32℃。根据成岩特征及形成温度,揭示平台地区古近系下干柴沟组下段储集岩主要处于早成岩阶段晚期。     

陕西地洞河高分辨率石笋记录的DO18季风增强事件

千年尺度事件的结构特征和区域响应是理解和认识冰期气候变化及动力机制的关键。本文基于陕西汉中宁强县地洞河一支长417 mm石笋DDH1的11个U-Th年代和417个氧同位素（δ¹⁸O）数据,重建了末次冰期（64.8~33.2 ka B.P.）亚洲季风演化历史。石笋δ¹⁸O记录在64.7±0.2 ka B.P.和59.3±0.1 ka B.P.快速负偏,分别指示了DO18事件的开始和H6事件的结束。在DO18事件结束过程,石笋δ¹⁸O记录在64.0~60.4 ka B.P.持续正偏,振幅达2.9 ‰,反应季风逐渐减弱,但未出现明显转型阶段。其总体形态与大西洋Cariaco盆地岩芯反射率、南极冰芯的记录较为一致,但是不同于格陵兰冰芯的记录。因地洞河所处青藏高原、秦岭叠加影响的区域,纬度和地形的双重影响使得其石笋δ¹⁸O记录较其他地区偏负,振荡幅度更大。因地形阻挡了高纬信号,使得低纬甚至南半球的信号突现出来,ITCZ的移动、南半球温度和水汽潜热的释放作用在这一区域尤为显著。

     

黄骅坳陷齐家务地区储层地球化学特征及其相关问题讨论

黄骅坳陷齐家务地区沙一下段主要以碳酸盐岩储层为主。通过该区10余口井岩心的岩石化学组分、碳氧同位素及微量元素分析,揭示了该区沙一下段碳酸盐岩的岩石化学组分主要以SiO2、Al2O3、CaO等含量相对较高为特征,而MgO含量则随岩性不同而变化。SiO2与Al2O3、K2O+Na2O均具有正相关性,而与MgO呈负相关,显示出SiO2的富集受陆源物质及湖盆水体pH值变化的影响,并与Al2O3、K2O+Na2O呈线性上升的特点,而受蒸发作用制约的MgO含量的增加不利于SiO2的富集。各小层不同岩类碳、氧同位素"Z"值计算结果大都在120以上,显示了频繁海侵使湖相碳酸盐岩沉积的水体具有咸化的性质。而δ18O值相应变轻,说明是研究区沙一下沉积期时沿断裂上升的热液中所含的CO2、CO导致湖相碳酸盐岩的δ18O值在高温高压下分馏而进一步贫化的结果。各类碳酸盐岩Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Ga等金属元素含量偏高的原因与频繁海侵及强还原环境有关,而Sr、Ba等亲碱性元素及亲生物元素B的变化受陆源混入物及古气侯条件制约。上述湖相碳酸盐岩岩石化学组分、碳氧同位素及微量元素的深入研究,为重建研究区沙一下段岩相古地理环境、预测有利储集相带提供了地球化学依据。     

莺歌海盆地东方1-1底辟区深部热流体穿层的热应力及其效应

东方1 - 1底辟区的热流体活动相当强烈和频繁.深部热流体的穿层上涌产生热应力造成了局部的应力场状况的变化, 形成了特征性的构造和断裂系统, 水力破裂、热流体拱张形成褶皱和局部破裂等, 这些褶皱和断裂共同构成了底辟带热流体活动中垂向输导的主要通道之一.由于热流体穿层活动不仅携带了大量的烃类气和CO₂等非烃气, 而且具极强的热力作用, 引起了强烈的热异常, 导致所穿入的浅部地层中的热力学参数, 如粘土矿物的演化、储层中流体包裹体以及岩石所含有机质的镜质体反射率等发生一系列的异常变化, 致使底辟作用前后底辟体内部及其围岩的特征具有非常显著的差别.本次研究对热流体穿层所引起的热应力效应和温度异常采用Field模型进行了定量动力学模拟, 结果显示应力场和温度场的分布随着时间不断向上迁移, 使各小断裂和裂隙连通形成流体的良好的垂向运移通道, 在热流体活动的通道附近热应力的影响十分明显, 致使局部应力急剧增高      

论鄂尔多斯盆地陕北盐洼镇钾1井奥陶系马四段的重复

陕北奥陶纪盐洼区钻探的镇钾1井"马五6盐层段"(奥陶系马家沟组五段6分段)出现了异常的岩性组合序列,盐岩厚度大幅度减薄,代之以厚度100 m以上的纯碳酸盐岩地层,这一变化单从沉积学角度无法解释。为了弄清该井异常岩性段的层位归属,开展了岩性组合、测井旋回、碳氧同位素对比和地震剖面多种资料的综合分析。纵向地层岩性、测井旋回特征、碳氧同位素对比分析表明,这套地层是构造复杂化了的异常地层序列,并非原地沉积,厚度超过100 m的碳酸盐岩地层实为马四段(马家沟组四段),与下伏原地正常沉积的马四段重复。地震剖面显示马四段重复可能与塑性盐岩卷入复杂化了的逆断层有关。因此,镇钾1井钻前预测的"马五6盐层段"实际上是以马四段为主的逆冲断片,该井地层存在重复。镇钾1井马四段重复的确认,有助于正确认识陕北盐洼区马五6地层充填序列,推动局部构造—沉积相关研究工作的进一步开展。