北美西部古新世-始新世极热事件(PETM)期间的哺乳动物群序列(英文)

跟随一队研究哺乳动物群在古新世-始新世变化的生物地层学和古地理学的学者,已故周明镇教授开始了他的古脊椎动物学事业。这是化石记录中偶蹄类、奇蹄类和灵长类(APP类群)首次出现的时期。随着北美西部Polecat Bench新的最晚古新世Clarkforkian哺乳动物群的发现,古新世作为一个独立于始新世的分期从1911年开始被接受。后来,研究证明古新世-始新世界线包括了一段时间,这期间发育了矮小型哺乳动物支系。古新世-始新世碳同位素漂移(CIE)与哺乳动物矮小化以及APP类群的首次出现是同时的。据此可以对CIE进行全球性总结,结果表明它与古新世-始新世极热事件(PETM)相关。PETM这一全球温室变暖事件不仅对地球气候和生物群有短暂的影响,而且对生物群同样具有深远持续的影响。我们所知的哺乳动物与CIE和PETM之间关系的大部分内容是通过对Polecat Bench周边剖面独特地层记录的高分辨率研究得到的。周教授早年曾在那里工作过,如今他的骨灰也撒在那里。

内蒙古苏崩地点的古新世软食中兽(哺乳纲,中兽目)：古新世-始新世界线附近“东方伊甸园”扩散模式的新证据(英文)

记述了发现于内蒙古苏崩晚古新世格沙头期的中兽类软食中兽Hapalodectes属的一个新种。这是软食中兽在中国古新世地层中的首次发现,也是亚洲格沙头期的第二种软食中兽。已有的系统学和生物地层学证据支持软食中兽属和软食中兽科(Hapalodectidae)亚洲起源的观点。软食中兽显然是在古新世-始新世极热事件(PETM)期间通过白令陆桥扩散到北美大陆的,因而符合"东方伊甸园"学说中的生物地理格局。软食中兽有限的(即非欧洲的)地理分布使得我们可以重建该属生物地理学历史。如同软食中兽一样的"东方伊甸园"式的扩散模式,可以看作是大的环境变化事件导致多个支系产生相似的系统学和生物地理学分布格局的生物地理扩散机制。严格地检查了所谓的在古新世-始新世界线上或其附近的与"东方伊甸园"模式相矛盾的大陆间哺乳动物扩散事例,结果发现这些例子都是不可靠的。"东方伊甸园"生物地理学说充分解释了PETM时期哺乳动物群更替以及劳亚古陆哺乳动物地理分布格局的成因。

古新世—始新世极热事件时期轨道尺度海洋脱氧的时空演化

古新世—始新世极热事件(PETM)时期发生了快速的巨量碳排放、海洋脱氧和底栖有孔虫绝灭事件,被认为是科学认识当今全球变化最好的参考案例之一。由于缺乏高分辨率年代地层格架、有效的海洋脱氧定量表征方法和全球尺度地球系统模型,PETM时期海洋脱氧的速率、规模和空间分布存在很大的不确定性,其成因机制也存在争议。聚焦PETM时期海洋脱氧的时空演化规律,从建立PETM时期轨道尺度的地质时间轴、查明海洋脱氧的高分辨率时空演化历史、揭示海洋脱氧的触发机制与敏感度3个维度进行重点阐述。该研究有助于增强当今全球气候变暖背景下对海洋脱氧进程的速率、敏感度和时空演化规律的理解与预测能力。

塔里木盆地西部白垩纪-古近纪海相地层框架及对重大地质事件的记录

塔里木盆地西部白垩纪—古近纪发生了大规模的海侵事件,形成一个喇叭状向西开口的海湾,该海湾属于东特提斯洋的一个分支。该地区白垩纪—古近纪海相地层记录了东特提斯洋演化和一系列重大地质事件,具有重要的研究价值,但对其地层的研究仍相对薄弱,对重大地质事件的研究还不够深入。本文拟通过详细的岩石地层、生物地层和其他地层方法,完善地层划分与对比框架,并在此基础上讨论Cenomanian/Turonian界线大洋缺氧事件(OAE2)、白垩纪/古近纪界线(K/Pg)、古新世—始新世极热事件(PETM)、特提斯海进与海退等一系列重大地质事件。塔里木盆地白垩纪—古近纪海相或海陆过渡相地层自下而上为克孜勒苏群、库克拜组、乌依塔克组、依格孜牙组、吐依洛克组、阿尔塔什组、齐姆根组、盖吉塔格组、卡拉塔尔组、乌拉根组和巴什布拉克组,上述地层中含有丰富的有孔虫、介形虫、钙质超微、沟鞭藻、孢粉、双壳类、腹足类等化石,以及少量菊石、腕足类、海胆和鲨鱼牙齿等化石。综合的生物地层和年代地层研究表明,克孜勒苏群的时代为早白垩世Barremian Albian期,库克拜组—依格孜牙组的时代为晚白垩世Cenomanian Maastrichtian期(Cenomanian/Turonian界线可能位于库克拜组三段),吐依洛克组的时代为白垩纪—古近纪过渡期;阿尔塔什组的时代为古新世早中期,齐姆根组为古新世晚期—始新世最早期,盖吉塔格组—乌拉根组的时代为中始新世中晚期,巴什布拉克组的时代为晚始新世,但不排除最上部进入渐新世早期。塔里木盆地的海侵开始于克孜勒苏群中上部沉积期(Albian晚期—Aptian早期),但规模很有限,大规模的海侵始于晚白垩世Cenomanian早期;从晚白垩世—古新世,共经历了5次大规模的海侵—海退事件;大约41 Ma前后,海水退出盆地南部的昆仑山山前,34 Ma前后,海水退出盆地北部的天山山前。上述海侵—海退事件可能受构造和全球海平面变化的双重影响,但构造事件对海侵的启动和结束可能更具决定性的影响。阐述了塔里木盆地西部白垩纪—古近纪海相地层所记录的OAE2、K/Pg界线、PETM和特提斯海侵—海退等事件,其中笔者及团队第一次在塔里木盆地西部齐姆根组中所发现和报道的PETM事件,将有助于揭示全球近岸地区PETM的特征和生物环境响应。在未来的研究中,需要进一步厘清塔里木盆地西部地层序列,建立更加精细的生物地层和年代地层框架,加强对PETM和特提斯海侵—海退等重大地质事件的研究。

古新世-始新世极热事件碳循环研究进展

发生在古新世-始新世界线附近(~56 Ma)、由巨量轻碳注入到海气系统引发的一次快速增温事件被称为古新世-始新世极热事件(PETM).该事件发生期间的碳释放过程与当前人类燃烧化石燃料向大气中排放CO_(2)非常相似,因此对该事件的深入分析可为理解碳排放与气候变化的关系提供地质参考,同时有助于定量评估自然背景下生态系统、海洋和岩石圈的固碳潜力和速率.根据最新研究成果,对该事件的碳循环过程进行系统总结和分析,得到三点初步认识:(1) PETM时期巨量轻碳的释放是响应于事件前期增温的一个正反馈过程,说明巨量碳的来源可能是大陆坡水合物分解或高纬冻土消融;(2) PETM时期碳释放的平均速率要比现今人类活动的碳排放速率低一个数量级,暗示人类活动可能触发地球表层系统的正反馈过程,加剧全球变暖;(3) CO_(2)的施肥效应和海洋“生物泵”效率的提高加快事件的回返.

白垩纪至早第三纪的极端气候事件

地球科学界正在将预测未来气候变化的研究重点放到地球过去突然发生的气候变暖事件。白垩纪至早第三纪发生的极端气候事件被认为是最接近于现今的地球系统,对其研究有利于理解现今地球系统过程在碳循环快速搅动时的响应。这些气候事件主要包括:古新世—始新世最热事件(PETM,～55MaBP)、早阿普第晚期和森诺曼—土仑界线的大洋缺氧事件(OAE1a,～120Ma;OAE2,～93.5MaBP)。PETM事件是中白垩世以来一次突然变暖事件,在10ka年以内深海温度增加～5℃,表层海水温度增加4～8℃,而δ13C至少发生3.0‰的负偏移。目前普遍认为PETM事件是由于海洋气水化合物(CH4)的巨量释放造成的。大洋缺氧事件(OAEs)记录了海洋环境下有机质的大量埋藏,代表了碳循环和海洋生物系统的重大搅动事件。综合大洋钻探计划(IODP)将极端气候确定为优先研究领域,将采取特定的钻探策略,在世界大洋范围内获取最低限度蚀变的新生代至白垩纪沉积物,研究精度要求达到米兰柯维奇的天文调谐时间尺度,其最终目标是定量描述过去全球气候变化,并为未来气候变化预测提供依据。

三水盆地SB-01孔微体古生物群的组合特征及古新统—始新统界线探讨

本文分析了三水盆地SB-01孔微体古生物群的组合特征,结合全岩碳酸盐碳、氧同位素数据探讨了古新统—始新统界线在该孔中的具体层位.介形类化石分为两个组合,即Eucypris sanshuiensis组合(89.0-73.38 m)和Sinocypris nitela-Cyprois buxinensis-Limnocythere honggangensis组合(73.38-0 m).前者属种单调,丰度低,后者前期和中期属种单调,丰度低,而后期属种相对较为丰富,丰度快速上升;轮藻化石也可分为两个组合,即Peckichara subspherica-Rhabdochara jiangduensis组合(89.0-73.38 m)和Gyrogona qianjiangica-Obtusochara brevicylindrica组合(73.38-53.75 m).前者属种丰富,丰度高,化石个体较大,后者属种单调,丰度很低,化石个体较小.在孔深73.38 m处,微体古生物群发生重大更替,且全岩碳酸盐碳同位素(下降幅度大于3.0‰)、氧同位素值均在此处发生突变,这与古新世—始新世最热事件(PETM)时期的地质记录相一致,因而认为三水盆地古新统—始新统界线在孔深73.38 m处.

塔里木海齐姆根剖面早古近纪极热事件及其环境效应

早古近纪的极热事件长期受到国际学术界的广泛关注.本研究以塔西南齐姆根剖面齐姆根组碳酸盐岩为研究对象,追踪东特提斯洋浅海环境下早古近纪极热事件的记录,在重建地层时代与古环境基础上探讨极热事件与沉积环境的关系.通过生物地层学和年代地层学研究,限定齐姆根组下段时代为Thanetian晚期至Ypresian早期(NP8~NP10,P4b~P6b/P7).全岩碳同位素组成显示3次碳同位素负偏移事件,负偏移值分别为-2.6‰、-4.3‰、-2.2‰.通过与全球记录对比,确定这3次CIE事件分别对应于古新世-始新世极热事件(PETM)前负偏移事件(POE)、PETM和早始新世极热事件2(ETM2)三次事件.根据碳酸盐颗粒、基质类型和生物化石组合,齐姆根组划分出10个微相类型,整体为陆表海碳酸盐缓坡环境,可进一步分为内缓坡、中缓坡和外缓坡环境,呈现出一次完整的海侵海退旋回.大规模海侵始于POE启动段,相应的沉积环境从内缓坡转变为中外缓坡,同时出现加强的风暴作用,海侵及加强的风暴作用贯穿PETM,一直持续到ETM2事件结束,相应的沉积环境由中外缓坡开始转变为近滨岸潮坪,代表一次大规模海退.相比于ETM2事件和POE事件,PETM事件期间可能存在海洋酸化、缺氧以及明显的钙质生物种属更替现象.

我国中、新生代主要陆地生物群的年代框架和沉积环境演变研究报告

建立了榆社盆地的高分辨率磁性地层年代学框架,厘定了高庄动物群和麻则沟动物群的准确年代,建立了中国陆相上新统高庄阶和麻则沟阶的高分辨率磁性地层年代学框架。高庄动物群和高庄阶的时代为早上新世,麻则沟动物群和麻则沟阶的时代为晚上新世。目前已对临夏盆地牛家村、丫沟、杨家山、后山和郭泥沟剖面等5个含有重要化石层位的剖面以约20 cm间距采集了古地磁定向手标本样品。结合岩石地层学、磁性地层学和生物年代学的制约,确定了下沙沟动物群的年代为2.2~1.7 Ma;将上新统/更新统界线确定于下沙沟剖面的底部。此外,结合研究组近年来在泥河湾盆地的其他磁性地层学定年结果,建立了泥河湾盆地哺乳动物群的年代序列。建立了大理盆地三营组的高分辨率磁性地层年代学框架,揭示出大理盆地记录了C4n.1r负极性时到C2n正极性时之间的沉积,其中三营植物群产于上新世地层中,从而准确厘定了三营植物群的年代。课题组建立了昭通盆地的高分辨率磁性地层年代学框架,揭示出昭通盆地记录了C3Br负极性时到C2An.1n正极性时之间的沉积,其中昭通古猿化石及其伴生哺乳动物群产于C3An.1n正极性时早期,年代为6.1 Ma。此外,对辽西建昌玲珑塔大西山剖面含化石沉积层中的3个凝灰岩样品进行了详细的SIMS锆石U-Pb定年,获得了（160.7±1.7）Ma、（159.5±2.3）Ma和（158.9±1.7）Ma的年龄结果。通过对义县组各个沉积层展开精细的研究,确定各沉积层的古环境特征,并对热河生物群开展古生物学研究,命名Microraptor一新种。对辽西四合屯早白垩世古湖泊边缘区和深水区的各种岩相的分布范围和厚度变化趋势进行调查,分析了各种岩相和相组合在时间和空间的分布规律,恢复了湖泊形成、演化和消亡规律,探讨了各种岩相和相组合中化石埋葬的方式,从而寻找有利于化石特异埋藏的环境。对富含珍稀动植物化石的、辽西四合屯早白垩世古湖泊演化的第二和第三阶段的沉积物进行了高分辨率、微米级的沉积微相分析,从而划分了6个微相。通过有机碳同位素、碳酸盐碳氧同位素等地球化学手段在我国由南至北3个沉积盆地的地层中确定PETM事件的存在,并通过四醚膜类脂物（GDGTs）组分重建古温度等信息,进而恢复PETM时期我国陆地气候的空间格局和环境特征。该课题选取了内蒙古岱海地区全新世以来的湖泊沉积物DH99a钻孔,进行了黑碳的提取和碳同位素（δ13C）分析。在揭西县灰寨、河源黄村和浏阳澄潭江发现了3条出露完整、化石丰富的新剖面。对这3条剖面以及宜章心田门剖面进行了详细的研究,初步建立了南岭地区晚三叠世-早侏罗世的岩石地层和生物地层的层序。

四川盆地西南缘PETM事件的环境磁学记录

四川盆地西南缘的前陆盆地中保存了巨厚的新生代沉积,是研究青藏高原东南缘地区气候和构造演化的重要地质记录.本文通过对四川盆地西南缘新生代沉积物进行年代学、环境磁学和碳同位素的综合研究,发现了在陆相沉积中报道甚少的古新世-始新世极热(Paleocene-Eocene Thermal Maximum,PETM)事件.多项高分辨率的环境磁学参数曲线可同已报道的海陆相碳同位素曲线进行良好对应,揭示了PETM事件详细的演化过程,表明环境磁学参数可以作为反映古近纪温暖气候事件的替代性指标.在机制上,PETM时期大气中CO_2含量剧增导致全球增温,局部中低纬度地区降水量增加.首先,降水量增加导致源区化学风化增强,加速了硅酸盐中Fe^(2+)的析出并转化成亚铁磁性矿物,使得PETM时期地层中亚铁磁性矿物富集.其次,降水量增加导致河流水动力增强,缩短了碎屑物质中亚铁磁性矿物的氧化时间,使其未完全风化至赤铁矿便被沉积,导致该时期地层中亚铁磁性矿物含量的增加以及多项环境磁学指标异常.通过环境磁学手段揭示的PETM事件,进一步丰富了该事件的全球陆相地质记录,为研究其演化过程和机制提供了新的视角.

古新统/始新统界线与特提斯大有孔虫生物带

21世纪初,古新统/始新统界线(简称P/E界线)被国际地层委员会正式定义为古新世-始新世极热事件(简称PETM)期间碳同位素负漂的开始。然而,P/E界线在特提斯大有孔虫生物带(简称SBZ)中的具体位置却一直争论不休。本文回顾了国内外学者近二十年来对P/E界线的研究成果,认为P/E界线应该位于SBZ5的内部,而非SBZ4和SBZ5的界线处。在P/E界线处,大有孔虫没有发生明显的组分上的变化。而在P/E界线后的5—12万年内,大有孔虫发生了一次绝灭。这个绝灭事件被称为大有孔虫的绝灭和新生(简称LFEO)。大有孔虫的绝灭和新生不同于传统上认为的大有孔虫更替事件(简称LFT)。前者可能是由PETM后期强烈的陆地风化剥蚀引起海水富营养化后所造成的一次灾变事件,而后者代表了大有孔虫在长期稳定的浅海环境中形成的演化上的成功。通过回顾P/E界线的研究历史,笔者认为绝大部分地层剖面在P/E界线处的不连续性/不完整性是产生这些争议的主要原因。