中国东北地区白垩纪温室时期陆相生物群与气候环境演化

地球历史中生命与环境不断发生更替,先后形成寒武纪生态系统、古生代生态系统和现代生态系统。地域上,又分为海洋生态系统和陆地生态系统。中生代以来,中国以陆地生态系统为特色。东北地区发育以松辽、嘉荫盆地为主的大型白垩纪沉积盆地,以及冀北、辽西和内蒙古东部盛产热河生物群的火山-沉积盆地。白垩纪先后发育有热河生物群、阜新生物群、松花江生物群和嘉荫生物群。该地区白垩系是建立中国陆相地层格架的标准,依据不同生物群发育及气候演化阶段,自下而上被划分为下白垩统冀北阶、热河阶和辽西阶,上白垩统农安阶、松花江阶和绥化阶。基于松科1井多重地层学研究,完善了包括磁性地层、天文地层、同位素年代地层、生物地层和定量地层学为主的中国晚白垩世陆相年代地层的标准,还使其达到与国际地层表的对比。通过生物群的宏观演化,探讨了中国东北地区白垩纪环境与气候的演化规律,明确了晚白垩世的2次重大湖泊事件。其中,湖泊咸化问题得到深入研究,从古生物学和地球化学角度为松辽湖盆的海侵活动提供了可靠证据。化石与地化记录揭示,当时全球高海平面的影响可能波及松辽盆地,海水短暂地侵入湖盆,带入海相生物,引发海水咸化、δ~(13) Corg异常和有机质大量埋藏。这些记录可与全球高海平面地层对比。嫩江组下部海侵印记最为明显,其背景与第3期大洋缺氧事件(OAE 3)极为相近。松辽盆地的环境演化既受制于区域性构造作用,也受控于全球气候的影响,更代表了白垩纪温室时期的东亚陆地表现。     

白垩纪“温室”气候与海洋

白垩纪典型的"温室"气候和海洋一直是地学界关注的焦点之一.与现今地球"冰室"状态相比,温室状态下的气候和海洋遵循着不同的运行模式.本文在近年来取得的大量同位素、古生物以及气候和海洋模拟实验数据的基础上,评述了白垩纪古气候和古海洋研究中取得的重要进展.化石氧同位素数据揭示白垩纪全球平均气温比现今高3～10℃,海洋纬向温度梯度仅0.15～0.3℃/1°,全球海洋结构和大洋环流可能与现今完全不同,大洋环流的驱动很可能是盐度变化而不是温度差异.白垩纪深水沉积显示出从早白垩世碳酸盐台地相、含黑色页岩夹层、黑色页岩和大洋红层大规模出现一直到晚白垩世整体以大洋红层为主的转变.对该沉积转变机制及其与古海洋、古气候关系的研究正是IGCP463/494的主要科学目标.     

新疆白垩纪古地理

1 早白垩世古地理 侏罗纪晚期的燕山早期地壳运动使新疆古地理景观发生了部分变化喀喇昆仑区晚侏罗世新特提斯海水向南退出,使其一度隆起为陆;塔里木区被乔喀塔格分隔为塔北－塔东和塔西南两个内陆盆地的范围较晚侏罗世明显扩大北疆区和东昆仑区的盆地则较晚侏罗世普遍缩小。这个时期,古阿尔泰山、古天山和昆仑山等仍然保持中高山或低山丘陵,有大量碎屑物质被河流带入盆地附图31。1．1 剥蚀区特征 早白垩世的剥蚀区大致可分为：中高山区、低山丘陵区和低地平原区1。 古昆仑山西段为中高山区,构成山系主体,地势南缓北陡,…     

白垩纪大洋红层：特征、分布与成因

“白垩纪大洋红层”（CORB）自20世纪末正式提出后已经迅速成为白垩纪新的研究方向之一。本文在参考国外CORB的学术研究成果基础上,重点对我们在西藏南部和意大利中部两个研究程度较高地区所获得的立典研究成果予以详细介绍,同时对CORB的全球性对比进行总结和归纳,对大洋红层蕴涵的古海洋、古气候信息进行详细评述。我们认为,CORB是沉积物在原地氧化条件下的产物,导致该氧化条件出现的主要因素是底层水高含量的溶解氧,而深层古洋流的发育很可能是导致高溶解氧含量的主要原因。     

白垩纪—古近纪界限时期的陆地气候重建进展

白垩纪—古近纪(K-Pg)界限时期发生了地质历史中最严重的生物大灭绝事件之一,重建该时期气候演化历史及其对生态系统的影响对理解深时气候演化规律和预测未来气候变化都具有重要意义。相比海相剖面而言,基于陆相剖面的白垩纪—古近纪界限时期古气候重建研究开展较晚,相关成果缺乏系统总结和集成。本文系统回顾了全球陆相白垩纪—古近纪界限剖面的分布情况和事件年代学新进展,总结了基于以上剖面重建的定量古气候记录和德干火山喷发记录,建立了界限时期中纬度陆地年平均温度和大气CO₂浓度时间演化序列。陆相剖面分布相对集中且数量较少,中国是该时期陆相剖面发育最多的国家之一,多个盆地已经建立了德干火山喷发记录,在重建该时期陆地气候上具有很大潜力。基于陆相沉积物汞元素地球化学记录表明,德干火山作用导致了晚马斯特里赫特期变暖事件并触发了白垩纪末期生物大灭绝。中纬度陆地年平均温度重建结果显示马斯特里赫特期中期全球经历了～10℃的降温,到马斯特里赫特期晚期德干火山初始喷发前显著升温至～20℃,并在白垩纪—古近纪界限前后发生多次快速波动。尽管65～63 Ma之间陆地温度记录相对缺失,69～65 Ma之间重...     

松辽盆地白垩纪古气候特征及其变化机制

本文综合研究了松辽盆地白垩纪古气候的沉积记录、孢份古植物群记录及碳、氧同位素地球化学特征，得出了松辽盆地白垩纪古气候的演变规律。并认为碳族国与古气候旋回有密切的对应关系，大气中ＣＯ＿２含量的变化是古气候变化的根本原因。每一温暖时期的开始都与大气中ＣＯ＿２含量的增加有关，随着固碳作用的增强，温室效应削弱。碳旋回是古气候变化的重要机制。     

气候模式与古气候研究

简要叙述了气候模式的定义及发展情况,介绍了几种常用于古气候模拟的气候模式类型,说明了气候模式在古气候研究中的应用和取得的主要成果,揭示出气候模式在古气候研究领域里的广阔前景。     

白垩纪古海洋气候变化及主要问题

白垩纪并非一直处于温室气候状态，存在着冰室气候间断。白垩纪古海洋气候也是如此。通过收集已经发表的古海洋气候资料，综合分析研究显示，该期全球古海洋气候可以分为早白垩世低温气候、中白垩世温室气候、晚白垩世 冰室气候 3个阶段；早白垩世可进一步识别 K1Ⅰ温暖干燥气候、K1Ⅱ冷湿气候、K1Ⅲ温暖气候回升 3个次级变化旋回；中白垩世整体处于温暖状态，不过，虽然极热气候在全球出现和结束的时间不尽一致，但总体上出现在赛诺曼-土仑期，局部地区如赤道太平洋早可以在阿尔布期，南极地区晚可推迟到晚白垩世坎潘早期；晚白垩世可划分为 K3Ⅰ大幅降温冰室期、K3Ⅱ浅幅气候回升期、K3Ⅲ低温冰室期、K3Ⅳ短暂温室期 4个次级气候变化旋回。还介绍了白垩纪古海洋温度计、冷赤道与低温度梯度、中白垩世黑色页岩、气候变冷及旋回、大气CO 2作用几方面重大问题，并做了简要讨论。     

内蒙古河套盆地白垩纪古气候、沉积环境及油气勘探远景

河套盆地陆相白垩系分为乌尔塔组、大水沟组、乌兰呼少组、毕克齐组和杭锦组。早、中白垩世河套盆地与陕甘宁盆地连通,晚白垩世分隔形成独立的封闭型山前断陷盆地。该套地层石膏质泥岩发育,耐旱性孢粉占优势,显示了当时为干旱和半干旱亚热带气候。沉积相由山麓相、河流相过渡为滨—浅湖相和半深水湖相,在大水沟组和杭锦组还见到生油岩组合。     

白垩纪古海洋气候变化及主要问题

白垩纪并非一直处于温室气候状态,存在着冰室气候间断。白垩纪古海洋气候也是如此。通过收集已经发表的古海洋气候资料,综合分析研究显示,该期全球古海洋气候可以分为早白垩世低温气候、中白垩世温室气候、晚白垩世冰室气候3个阶段;早白垩世可进一步识别K_1-Ⅰ温暖干燥气候、K_1-Ⅱ冷湿气候、K_1-Ⅲ温暖气候回升3个次级变化旋回;中白垩世整体处于温暖状态,不过,虽然极热气候在全球出现和结束的时间不尽一致,但总体上出现在赛诺曼一土仑期,局部地区如赤道太平洋早可以在阿尔布期,南极地区晚可推迟到晚白垩世坎潘早期;晚白垩世可划分为K_3-Ⅰ大幅降温冰室期、K_3-Ⅱ浅幅气候回升期、K_3-Ⅲ低温冰室期、K_3-Ⅳ短暂温室期4个次级气候变化旋回。还介绍了白垩纪古海洋温度计、冷赤道与低温度梯度、中白垩世黑色页岩、气候变冷及旋回、大气CO_2作用几方面重大问题,并做了简要讨论。     

浙闽地区白垩纪中期古土壤类型与古气候

对浙江西南和福建西南数个小型沉积盆地的11个剖面和观察点进行了地质调查,在中国大陆第一次识别了白垩纪中期三种古土壤类型,分别是粘土红壤、钙质土壤和铁质土壤型。粘土红壤型以发育红色(粉砂质)泥岩、生物潜穴、植物根系(根迹)为特点,钙质土壤型以发育紫灰色调钙质泥岩、钙质结核(含姜结石)为标志,铁质土壤型显示了紫红和橙黄色调泥岩、粉砂岩与铁质皮壳及结核组合。进而提出,白垩纪中期的阿普特期-阿尔布时期,在浙江西南金华—衢州—丽水盆地、中部的永康盆地大量发育钙质土壤,以横山组、中戴组、金华组、馆头组和朝川组为代表,属于亚热带干旱—半干旱气候产物;在闽西南地区出现丰富的铁质氧化型土壤,由板头组、均口组和沙县组为代表,反映热带半干旱气候;之后的白垩纪中期赛诺曼期(衢县组)在浙西局部地区气候变为亚热带温湿气候,古土壤变为粘土红壤型,开始产生较为丰富的生物活动,而闽西南主体气候格局可能不变,但沉积建造因区域构造断隆作用转变为巨厚的丹霞砾岩。     

塔里木盆地侏罗-白垩纪古气候研究

以沉积学理论为指导,结合岩石学和矿物学等学科,通过对塔里木盆地岩相和重矿物类型和组合及其稳定性等的分析,详细探讨了塔里木盆地侏罗纪—白垩纪的岩相特征,并重建古气候的演化特征。塔里木盆地侏罗纪主要属于温暖湿润气候,晚侏罗纪后期到早白垩世属于干旱炎热气候。     

基于孢粉数据的白垩纪中国东部地貌解读

晚中生代一系列的构造运动使中国东部的地形、地貌发生了巨大的改变,形成了“东高西低”的地貌格局。关于白垩纪中国东部是否存在高原或山脉仍存在争议,故对高原或山脉的演化过程、古高程以及其延伸范围等方面仍需进一步的研究。笔者收集了白垩纪中国各地的双气囊花粉和喜干植物花粉的孢粉数据,通过它们百分含量的变化来分析中国东部的古植被演替和古气候演变,为白垩纪中国东部地形地貌的解读提供证据。孢粉分析表明,白垩纪中国大致分为3个气候区:东北地区为温暖湿润的亚热带—暖温带气候区;北方地区为半干旱的热带—亚热带气候过渡区;南方和西藏、新疆地区为炎热干旱的热带—亚热带气候区。在古气候分析的基础上,根据孢粉数据对白垩纪中国东部地貌进行解读,结果显示:早白垩世早期中国东北地区存在1个高海拔地貌区;早白垩世东部沿海地区可能存在1个较高海拔的山脉,范围大致在闽浙地区;晚白垩世早期,中国东部海岸山脉范围达到最大;晚白垩世最晚期至古新世最早期,中国东部山脉逐步垮塌。推测至古新世早期,中国东部山脉基本已经消失。     

豫西栾川潭头盆地白垩纪－古近纪古气候研究

豫西栾川潭头盆地是一个晚白垩世-古近纪陆相沉积盆地,沉积了一套以红色碎屑岩为主的晚白垩世-古新世地层。本文以孢粉分析为主,综合区内古生物学、岩石学、沉积学等古气候标志,认为研究区高峪沟组下段沉积时期属半干旱的热带气候;上段下部沉积时期为半干旱半湿润的亚热带-热带气候;上段上部沉积时期为半湿润的亚热带气候。大章组底部沉积时期属半湿润的暖温带气候。根据区内古气候特征及化石资料分析认为,研究区K/E界线位于高峪沟组上段的上部与下部之间。     

中国中东部白垩纪沙漠的时空分布及其气候意义

本文介绍了中国中东部白垩纪沙漠沉积的时空分布,探讨了时空分布规律,认为:(1)中东部白垩纪沙漠分布严格受气候带控制,其实际分布限于北纬20—40°的干旱带(横跨当时的副热高压带),主要分布于鄂尔多斯盆地、四川盆地、江汉盆地和苏北盆地之中;(2)各盆地沙漠发生的时间不同,鄂尔多斯盆地为早自垩世,四川盆地为中白垩世晚期,江汉盆地为晚白垩世早期,苏北盆地为晚白垩世中期;(3)沙漠发生的穿时性反映了各盆地进入干旱带的顺序,由北到南,由西及东;(4)造成这种顺序的原因是由于亚洲在白垩纪时其总体为顺时针旋转,因而使西北部鄂尔多斯盆地率先进入干旱带,其次是西南部的四川盆地,然后是中部的江汉盆地。晚白垩世的降温事件迫使干旱带南移而使其滞后的最东部的苏北盆地进入干旱带,(5)中国白垩纪沙漠的存在说明处于"温室效应"的大气环流不仅不会"呆滞"而且还有所增强,季风的存在也说明当时的气候并不均一。本文提出了气候带漂变(climatic zone drift)的概念,认为气候变化的表现形式为气候带漂变。漂变既有长周期和短周期漂变之分,又有相对和绝对漂变之别。中国中东部白垩纪沙漠的时空变迁就是干旱气候带漂变的结果。     

松辽盆地白垩纪冰筏沉积的发现及其地质意义

冰筏沉积是负载沉积物的冰块在春夏之交筏运到海洋或湖泊中，冰块融化沉积物坠落所形成的。它们可见于高海拔具有明显气候垂直分带的低纬度地区或者是高纬度地区。在研究松辽盆地白垩纪古气候时，首次在泉头组红层中发现冰筏沉积。根据泉头组孢粉组合的研究表明，它们除了具有热带—亚热带植物的孢粉以外，还有少量喜冷分子混生现象。经研究这些矛盾现象，反映泉头组时期盆地外围地形高差大，形成明显的气候垂直分带现象，这是造成这些矛盾现象的主要原因。冰筏沉积的发现对松辽盆地古气候古地理的恢复皆具有十分重要的意义