沉积记录与白垩纪地球表层系统变化

地球表层系统是由岩石圈、大气圈、水圈和生物圈相互耦合和变化组成的复杂巨系统。白垩纪是地球表层系统研究的典范,在地球表层各圈层发生了众多重大地质事件。晚白垩世巨大的地幔热异常引起海底扩张速度变快,导致大量海底高原和海山的形成;同时,冈瓦纳大陆裂解,南北大西洋贯通,新的大洋水道形成,可能造成大洋环流格局的大变化。洋壳体积的增加可能使白垩纪海平面比现在高出200~300 m,大规模海侵也在晚白垩世中期达到最大范围。在这个过程中,火山作用释放出来的营养物质和火山气体的反馈作用造成的大量陆地营养物质的流入共同促使大洋水体富营养化和普遍缺氧,造成“大洋缺氧事件”。CO2浓度的升高（为现今的4~10倍）是火山排气作用的直接结果,其“温室效应”也被认为可能是促成白垩纪大气和海水高温的重要原因（高于现在10 ℃）。大洋红层（CORB）是最新提出并被广泛接受的白垩纪重要地质事件,被定义为一套分布在从外陆棚到CCD面之下深水盆地的,在富氧、低生产力和贫营养条件下较低速沉积形成的品红-红色-棕色的细粒远洋沉积物。这些发生于地球表层各圈层的重大地质事件以能量循环的方式（具体表现为C、S、P、H、O等元素循环）相互耦合和变化共同支撑着地球表层系统的运转。但是科学界对这些重大地质事件的成因机制及其所引起的全球变化性质还没有形成一致意见,原因之一就是缺乏对陆相沉积记录的研究。陆相白垩系的广泛发育和“松辽盆地白垩系科学钻探”工程的顺利实施共同构成了中国在白垩纪地球表层系统研究上的地域和材料优势,结合中国在白垩纪地球表层系统重大地质事件研究中已经形成的学术优势,从地球系统科学的角度出发,通过多学科交叉研究将是解决以上问题的关键。     

白垩纪特殊沉积的古气候指示及红层定量古温度测量研究

介绍了白垩纪陆相红层研究的现状及前景,特别是其在白垩纪陆相古气候恢复方面所具有的重要意义。系统讨论了白垩纪陆相红层中的特殊沉积及其古气候指示意义,并讨论了碳酸盐岩氧同位素方法定量古温度恢复的可能性及其局限性。指出白垩纪古气候具有时间上和空间上的不均匀性;并结合陆相红层的类型、特殊沉积的分布,参照古生物的地理分区对白垩纪古气候进行初步地理分区。     

洞穴碳酸钙沉积的古气候记录研究

洞穴碳酸钙是陆地环境中一种极好的古气候信息库。本文比较论述了中外科学家在该领域的研究历史与最新进展，指出该项研究需要通过高精度地质年代学、同位素地球化学和洞穴沉积学密切配合；并结合作者自己的工作，提出洞穴碳酸钙的稳定同位素和年轮记录是我国东部季风区古季风强弱、干湿变化、干旱事件及强降水事件的极好的高分辨档案     

中国历史文献中的高分辨古气候记录

本文介绍了我国历史文献中的古气候记录概况,以及这些记录被用于重建定量的气候序列、绘制历史气候图、编制古环境事件年表获取高分辨率的古气候的信息方面的进展     

16ka以来青海湖湖相自生碳酸盐沉积记录的古气候

研究了青海湖沉积物碳酸盐的组成、来源及其同湖水物理化学性质的关系,建立了文石饱和指数同温度和湖水Mg/Ca比值（可指示盐度）的关系,利用碳酸盐的组成探讨了青海湖16ka B.P.以来的古气候环境演化过程。结果表明,青海湖沉积碳酸盐大都是自生的,16ka B.P.以来沉积碳酸盐以文石为主。文石的高含量时段同暖湿气候相对应,低含量则同冷干气候相对应。15.2ka B.P.为末次冰期盛冰阶进入晚冰期的界限,晚冰期气候的冷暖波动频繁,幅度较小,13.4-13ka B.P.,11.6-12ka B.P.和11-10.4ka B.P.之间的冷颤动分别相当于老仙女木、中仙女木和新仙女木事件,12－13ka B.P.和11.6-11ka B.P.之间的暖期则分别对应于博令和阿勒罗得暖期。全新世初期（10.4-10ka B.P.)白云石含量的突然增高和文石的消失,可能同淡水快速补给前期盐度较高的湖水有关,反映了全新世开始时气温和降水的增加具有突变性的特点。全新世大暖期的鼎盛期,即6.7ka B.P.左右时湖水的盐度较低。6.7-4ka B.P.为气候转型过程中的冷暖和干湿的快速波动期。4ka B.P.以后碳酸盐含量急剧降低,气候逐步向冷干化方向发展。     

大陆科学钻探开展古气候研究进展

当前气候变化问题已经引起全社会的广泛关注。地质历史时期(包括第四纪和"深时")的古气候研究可为了解现代气候变化提供借鉴,大陆科学钻探成为开展此研究的重要手段。文中对大陆科学钻探开展古气候研究的进展作一综述。获取连续沉积记录是大陆科学钻探的最大优势,地质学家通过对岩心建立高分辨率年代地层框架和应用多种古气候替代性指标,重建地质历史时期不同时间尺度上的陆地古气候变化,发现并精确厘定陆地古气候-古环境快速变化事件,进而通过精细对比陆地-海洋古气候记录,揭示气候变化的过程和机制。这些研究成果将加深人类对地球气候系统的认识,并为未来气候预测提供科学依据。可以预见,大陆科学钻探将成为古气候研究的一种常用手段,在未来的古气候研究领域,特别是"深时"温室气候研究中发挥更加重要的作用。     

中国白垩纪沙漠中的戈壁沉积

戈壁是广义沙漠体系的一个组成部分，然而在沙漠研究尤其在古沙漠研究中未得到充分的重视。笔者根据近年来的古今沙漠的研究，讨论了戈壁的形成作用、中国白垩纪沙漠戈壁沉积和风磨石的形成和分布特征，以便引起广大同行的重视。     

白垩纪红层冰筏沉积的古气候及古地理意义

冰筏沉积是负载沉积物的冰块进入海洋或湖泊中,冰块融化沉积物坠落所形成的,它们可形成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。我们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。根据泉头组孢粉缉合的研究表明,它们除了具有热带一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。     

湖泊沉积有机质的地球化学记录与古气候古环境重建

与深海沉积与冰芯记录相比,湖泊沉积主要反映区域气候变迁史,可以揭示百年、甚至十年尺度的古气候事件,是高分辨率古环境、古气候重建的理想场所.传统的地质地球化学方法主要侧重于宏观物理 /化学特性描述和孢粉学的研究,近 10年来,沉积有机质分子碳、氢同位素地球化学技术的渗入,使研究工作从传统的宏观、微观层次向分子级水平发展,对诸如古生产率估算、C3/C4植被演替史、古二氧化碳分压及古温度计算等深层次问题解决提供了强有力支持.本文评述了湖泊沉积有机质分子与碳、氢同位素地球化学记录及其在区域古环境、古气候研究中的应用前景.     

白垩纪早期陆相特殊沉积的分布特征及气候意义

通过对地质资料的系统总结,认为白垩纪存在有如下具有气候意义的陆相特殊沉积类型:钙质沉积、可燃性有机岩、蒸发岩、沙漠沉积体系、红土型风化壳、铁质沉积、含铜沉积、火山相关沉积、灰岩、白云岩和膨润土。利用所获得的早白垩世6个时期特殊沉积的分布图,可以对不同类型特殊沉积的时空分布特征进行讨论。结合特殊沉积所代表的气候意义,可归纳出如下气候指标:可燃性有机岩、与黑色(泥)页岩相伴生出现的黄铁矿及菱铁矿、膨润土是温暖潮湿气候的标志;红土型风化壳、三价铁质沉积是湿热-热气候的标志;石膏、灰岩反映了暖干气候。岩盐、钙芒硝、沙漠沉积体系、白云岩反映了干热环境。火山相关沉积可反映高温环境。钙质沉积、含铜沉积反映干旱-半干旱气候。根据特殊沉积的分布组合特征,可划分出6种气候类型:（1）暖湿气候;（2）暖湿-暖干气候;（3）暖干气候;（4）热干-干旱气候;（5）干热-暖干气候;（6）干热气候。气候区在BerriasianBarremian期主要表现以纬向分布为特点,Aptian期和Albian期体现出纬向和经向两种分布方式的叠加,同时在中东部地区的气候带类型增多。其中Hauterivian期最干热,Albian期最湿润。     

乌兰花地区下白垩统、上新统岩石地球化学特征及其古气候演变

在1：50万铀资源评价的基础上，本运用岩石地球化学方法，分析了内蒙古四子王旗乌兰花地区下白垩统和上新统岩石形成的古环境和古气候条件，结果显示，早白垩世该区为温湿-半干旱气候，晚新世为干旱-半干旱气候，其地球化学指标(常量元素、微量元素、稀土元素、有机质等)具有规律性的变化。     

鄂尔多斯盆地白垩系沉积建造对地下水的控制

有关鄂尔多斯盆地地下水系统,前人已做过大量的研究,总结出不少的成果和规律。但从沉积建造方面研究地下水系统的不多。本文详细研究了白垩系沉积建造的特征和规律,探讨其对于研究区白垩系地下水系统的形成、富集和赋存的影响和控制,对于研究区白垩系地下水的开发和利用提供了重要的依据。     

Cretaceous sedimentary basins in Sichuan,SW China: Restoration of tectonic and depositional environments

This study documents sediment infill features and their responses to the tectonic evolution of the Sichuan Basin and adjacent areas. The data include a comparison of field outcrops, well drillings, inter-well correlations, seismic data, isopach maps, and the spatial evolution of sedimentary facies. We divided the evolutionary history of the Sichuan Cretaceous Basin into three stages based on the following tectonic subsidence curves: the early Early Cretaceous (145–125 Ma), late Early Cretaceous to early Late Cretaceous (125–89.8 Ma), and late Late Cretaceous (89.8–66 Ma). The basin underwent NW–SE compression with northwestward shortening in the early Early Cretaceous and was dominated by alluvial fans and fluviolacustrine sedimentary systems. The central and northern areas of the Sichuan Basin were rapidly uplifted during the late Early Cretaceous to early Late Cretaceous with southwestward tilting, which resulted in the formation of a depression, exhibited southwestward compression, and was characterized by aeolian desert and fluviolacustrine deposits. The tectonic framework is controlled by the inherited basement structure and the formation of NE mountains, which not only affected the clastic supply of the sedimentary basin but also blocked warm-wet currents from the southeast, which changed the climatic conditions in the late Late Cretaceous. The formation and evolution of Cretaceous sedimentary basins are closely related to synchronous subtle far-field tectonism and changes in climate and drainage systems. According to the analysis of the migration of the Cretaceous sedimentation centers, different basin structures formed during different periods, including periods of peripheral mountain asynchronous thrusting and regional differential uplift. Thus, the Sichuan Cretaceous sedimentary basin is recognized as a superimposed foreland basin.     

北黄海东部次盆地下白垩统沉积环境及沉积充填

下白垩统是北黄海东部次盆地目前最重要的油气勘探层位,准确认识下白垩统的沉积特征,对下一步油气勘探战略选区及优化勘探部署具重要意义。依据钻测井、地震资料,利用古生物、地球化学、地球物理等手段,研究了下白垩统的沉积相类型,分析了古气候、古盐度、古水动力、古物源等沉积环境,最终探讨了三级层序地层格架内下白垩统的沉积充填及演化。结果表明,北黄海东部次盆地下白垩统发育扇三角洲-湖泊沉积体系。该时期以亚热带炎热半干旱气候为主,夹短暂温湿气候。古水体为淡水-半咸水性质,接受来自北部、东部、西南等多个方向的物源供给。早期地层分布局限,以滨浅湖亚相、扇三角洲相沉积为主;之后,湖泊水体范围扩大,发育扇三角洲平原-扇三角洲前缘-滨浅湖亚相沉积序列;中晚期地层受区域抬升作用的影响,仅残存于盆地西北部,以滨浅湖相沉积为主。     

全球白垩系烃源岩分布及沉积环境*

烃源岩是油气生成的物质基础,白垩系烃源岩以29%的比例居全球各层系之首。通过古地磁与地理信息数据耦合,以及对所有白垩系烃源岩层位数据的统计和对比,恢复了白垩系烃源岩的分布特征,分析了其发育环境。结果表明：(1)白垩系烃源岩主要发育于阿普特阶—土伦阶(占白垩系烃源岩的52 63%)。(2)白垩系烃源岩主要发育于2种构造、沉积环境：陆表海环境(非典型被动陆缘)和裂谷环境。(3)白垩纪早期,烃源岩干酪根以Ⅰ型为主;白垩纪中期,烃源岩干酪根过渡为以Ⅱ型为主,Ⅰ型较少;白垩纪晚期,Ⅲ型干酪根烃源岩迅速增多。(4)白垩纪大陆裂解边缘出现富有机质沉积,上升流促进生物繁盛,高温、干旱的气候使陆表浅海区盐度较高,其还原环境有利于烃源岩的保存。     

Lower Cretaceous paleosols and paleoclimate in Sichuan Basin,China

Abundant Lower Cretaceous (Berriasian–Hauterivian) paleosols have been recognized in the Sichuan Basin, along with the preserved pedogenetic features, e.g., soil horizons, soil structure, root traces and pedogenic nodules. Chemical, geochemical and mineralogical analyses were used to examine the paleosols. These paleosols were classified as Entisols, Inceptisols, Aridisols and Alfisols in terms of the modern soil taxonomic system. Early Cretaceous paleoprecipitation and paleotemperature in the Sichuan Basin were estimated from the degree of chemical weathering for non-calcareous paleosols, and from the depth to the calcic horizon and stable oxygen isotopic composition of pedogenic carbonates in calcareous paleosols, respectively. A temperate semi-arid climate generally prevailed in the Sichuan Basin as a part of the South China Block (SCB) and was controlled by subtropical high-pressure and a rain-shadow effect because the humid air masses from the Paleo-Pacific were impeded by the highlands of the South China Block. Further, several intervals of sub-humid paleoclimate occurred due to strengthened monsoonal circulation in the Early Cretaceous. Using the paleosol barometer, the paleoatmospheric CO₂ levels of the Early Cretaceous are estimated to range from ∼120 to ∼520 ppmv, with a mean of 305 ppmv. Regional temperature is generally coupled with atmospheric CO₂ concentration and is roughly consistent with the sea level fluctuation.     

松科2井早白垩世沙河子组孢粉组合及其古气候意义

为探讨黑龙江省安达市松科2井深层（3395.46~3901.35 m）地层的时代特征,分析地史时期的古植被及古气候条件演变,利用孢粉学方法对松科2井进行研究。结果显示,研究井段可划分为Leiotriletes sp.−Cyathidites australis−Chasmatosporites sp.孢粉组合（3832.94~3901.35 m）和Klukisporites triangulus−Aequitriradites sp.−Pristinuspollenites sp.孢粉组合（3395.46~3613.62 m）,孢粉组合指示的地质时代为早白垩世欧特里夫期（Hauterivian）—巴列姆期（Barremian）早期,可作为松辽盆地沙河子组上部生物地层学对比的标志;此外,孢粉组合反映的植被类型演化规律是针叶林、灌草丛—常绿阔叶林—针叶林、灌木丛—针阔叶混交林,揭示研究区沙河子组后期气候带演替规律是暖温带—南亚热带—暖温带—温带,气候干湿变化规律为湿润—半湿润—湿润—半湿润。     

松辽盆地上白垩统陆相遗迹化石及其沉积环境

松辽盆地上白垩统中含有丰富的遗迹化石,通过对该盆地20余口取心井岩心的详细观察,发现了6大类动物遗迹化石15属20种。根据这些遗迹化石的分布规律,在松辽盆地上白垩统中划分出5种遗迹化石组合：（1）Scoyenia遗迹组合,主要成分有Scoyenia gracilis、Skolithos和Planolites,偶见停息迹化石,反映的是遭受周期性暴露的极浅水环境;（2）Skolithos遗迹组合,主要以Skolithos和Cylindricum十分发育为特征,分异度小,丰度高,反映的是高能动水环境。（3）Arenicolites遗迹组合,主要以Arenicolites和Polykladichnus大量发育为特征,还见有Skolithos、Planolites、Thalassinoides和逃逸迹等化石,分异度较高,反映了水流能量较低的浅水环境;（4）Planolites遗迹组合,以密集分布的Planolites十分发育为特征,分异度小,丰度高,见有少量指示缺氧环境的Chondrites化石,反映了水体较平静的还原环境;（5）Fuersichnus遗迹组合,主要由Fuersichnus、Glockeria、Gordia、Megagrapton和Planolites等遗迹分子构成,反映了相对平静的深水环境。     

北羌塘乌兰乌拉湖地区白垩纪岩石地层及沉积环境

详细描述了北羌塘乌兰乌拉湖地区白垩纪地层剖面,将区内白垩系划分为错居日组和桑恰山组。沉积相分析表明,乌兰乌拉湖地区错居日组主要为冲积扇至河流相沉积,岩性及厚度变化较大,而桑恰山组为湖泊、湖三角洲至河流相沉积。初步认为错居日组为早日垩世地层,桑恰山组为早白垩世晚期至晚白垩世地层。     

鄂尔多斯盆地白垩系粘土矿物的分布特征及其沉积-成岩环境意义

系统地分析了鄂尔多斯盆地白垩系粘土矿物的特征及其沉积、成岩环境意义。研究结果表明：白垩系砂岩、泥质岩的粘土矿物组合以I+C+I/S型、I+C型为主,具有高伊利石含量,较高绿泥石、伊/蒙混层矿物含量的粘土矿物组成特点;其中泥质岩粘土矿物主要为陆源碎屑成因,次为沉积成岩过程中形成的自生粘土矿物,而砂岩粘土矿物兼有陆源碎屑成因和沉积成岩过程自生成因的特征;白垩系沉积时气候总体特征为干旱—半干旱,但局部时段发生干—湿气候波动而处于短暂的湿热气候环境;白垩系沉积物源富含长石等硅酸盐矿物,沉积物质主要自北、南、西向盆地内部搬运沉积;白垩系沉积和埋藏成岩过程中水介质整体上具有盐度较高,偏碱性,富K+、Fe2+、Mg2+的特点,且总体上盆地南部水介质中的这些指标都高于北部。