晚中生代温室地球气-环境演变.doc

项目名称： 晚中生代温室地球气候-环境演变 王成善 中国地质大学（北京） 2012.1-2016.8 依托部门： 教育部  重建晚中生代温室地球古气候和古环境状态及其演化规律，揭示温室地球气候－环境快速变化的过程及机制。 作为地球系统科学的主要部分，当前地质学发展的主要趋势是越来越关注气候环境变化及机制的综合研究，其核心是重建地史时期的古环境和古气候。晚中生代是地球历史上典型的温室气候期，期间发生了诸多重大的环境、气候和生物事件，深刻影响了地球发展历史和生命演化。但就总体而言，国际地球科学界对这段典型温室地球时期的气候环境变化仍缺乏深入了解。因此，本项目以松辽盆地科学钻探所获得的晚侏罗世－古近纪的连续沉积记录作为基础，发挥地质学、生物学、地球化学和地球物理学等多学科交叉的优势，通过发展和优化各种替代性指标，深入了解温室气候状态下晚中生代气候和环境特征，重建晚中生代温室地球气候-环境状态和演化规律就成为本项目要解决的一个关键科学问题。在重建温室气候地球环境状态和演变基础上，深入了解快速气候-环境变化的幅度、特征、影响范围、诱发因素，揭示温室地球气候－环境快速变化的过程及机制，是本项目需要解决的另一个关键科学问题。 （二）研究内容 目前国内外必威体育精装版研究成果已经证实，侏罗纪－白垩纪－古近纪是一个完整的温室气候旋回。考虑到地质旋回发育的连续性和研究对象的完整性，本项目涉及的时间跨度主要为侏罗纪－古近纪，空间范围海相主要为东特提斯地区、陆相主要为中国和东亚地区（其中松辽盆地是研究的重点地区）。围绕上述两个关键科学问题，按照“从记录到重建、从状态到演变、从背景到事件、从成因到机制”的研究思路，形成本项目如下三项相互关联和承上启下的研究内容： 1晚中生代高分辨率地质记录的建立 要重建晚中生代温室地球古气候和古环境状态及其演化规律，首先必须建立晚中生代高分辨率地质记录和年代标尺，这是进行精确全球地质对比的基础。为此，本项目拟利用晚中生代东特提斯海相连续地层剖面与松辽盆地科学钻井陆相连续岩心剖面这两个良好的平台，分别建立海、陆相晚中生代高分辨率地质记录，而后进行海-陆相整合性对比研究，最终建立起晚中生代海陆相高分辨率地质记录。具体从以下3个方面展开研究： 晚中生代东特提斯海相高分辨率地质记录的建立：运用古生物学（如有孔虫、钙质超微、放射虫等化石）、地层学、沉积学、地球化学（如碳同位素等）、年代学（U-Pb、Ar-Ar测年）、岩石学等多学科手段，对该区晚中生代连续地层剖面进行综合性研究，建立和完善该地区海相晚中生代岩石、生物、年代、旋回、化学等多重地层格架，对关键事件层（如三叠纪－侏罗纪（T/J）界线、古新世－始新世界线（P/E）界线等）建立高精度年代地层格架，为精确厘定东特提斯海相重要地质事件和快速气候变化的年代及持续时间提供依据。 晚中生代东亚陆相高分辨率地质记录的建立：以松辽盆地松科1井和松科2井连续岩心及相关典型剖面为平台，开展岩石地层学、生物地层学研究，结合放射性年代学和磁性地层学研究成果，建立晚中生代东亚陆相高分辨率多重地层格架。在此基础上，利用环境磁学参数、元素地球化学、测井等古环境-古气候指标开展高分辨率旋回地层学研究，建立具有绝对年代学意义的天文年代标尺，为松辽盆地晚中生代重要地质事件和快速气候环境变化提供高分辨率年代框架，实现晚中生代海、陆相地层和全球重大地质事件的高精度对比。 晚中生代海、陆相高分辨率地质记录的整合性对比研究：在已分别建立的晚中生代东特提斯海相与东亚陆相高分辨率地质记录的基础上，通过生物地层、年代地层对比等手段，进行海陆相整合性研究，并实现两者之间在1.0 Ma-0.1 Ma级别上的高精度对比，建立完整的晚中生代高分辨率地质记录，为探究重大气候环境波动事件提供精确且具有全球意义的地层和时间格架。 2晚中生代古气候与古环境重建 要正确了解温室地球气候-环境状态和演化规律，揭示气候－环境快速变化的过程及其成因机制，首先需要对当时古气候与古环境背景进行全面了解和重建，这是捕捉和获取气候-环境快速变化不可或缺的重要基础。本项目将利用东特提斯、东亚和中国东部等区域的地质记录和多种替代性指标方法，分别从古海洋、古湖泊、古大气CO2、古温度以及古地理等角度，重建晚中生代古气候和古环境，揭示古气候环境的演变规律。具体从以下3个方面展开研究： 晚中生代古海洋重建与古气候：发挥东特提斯具有晚中生代连续海相沉积记录的地域优势，利用沉积学、古生态学（有孔虫等）、微量元素、同位素地球化学、有机地球化学指标等手段，来有效地恢复东特提斯晚中生代古海洋环境（如古水深、古水温，古生产力、水体氧化还原条件等）变化历史。 晚中生代古湖泊重建与古气候：以松辽盆地及其相关盆地关键层系为研究对象，对湖泊缺氧、海侵、关键地质历