根据湖相沉积碳氧同位素估算青藏高原古海拔高度

青藏高原湖相沉积碳氧同位素、海拔高度与年均气温存在函数关系。对青藏高原南部14个不同海拔高度的第四纪湖相沉积露头,在剖面不同部位采集了35个湖相沉积样品,结合海拔高度与年均气温的相关分析,建立了湖相沉积碳氧同位素古海拔高度计。再对青藏高原南部、青藏高原北部、东昆仑南部和柴达木盆地不同地点出露的渐新世、中新世早中期、上新世—早更新世湖相沉积地层,分别取样进行碳氧同位素分析,计算不同时期的古年均气温和古海拔高度。结果表明,青藏高原大部分地区中新世早中期整体隆升至海拔约4000m高度,五道梁—东昆仑南部中新世早中期整体隆升至海拔约3500m高度,柴达木盆地中新世早中期隆升至海拔约2500m高度。这些资料对认识青藏高原隆升时代和气候环境演化具有重要意义。

西藏双湖古近纪唢呐湖组碎屑锆石U-Pb年龄与古海拔高度

青藏高原北部古近纪晚期大面积发育唢呐湖组湖相沉积,主要为砖红色、棕色、灰白色泥灰岩、泥岩、粉砂岩互层,夹石膏层和灰岩,广泛出露于羌塘中部、可可西里、东昆仑南部,形成时代为41.1±0.8~32.5!0.3Ma,向可可西里东部过渡为雅西错群。对双湖采坑唢呐湖组上部湖相沉积地层进行详细观测和系统取样,对泥灰岩和粘土岩样品选碎屑锆石作LA-MC-ICP-MS U-Pb同位素测年,对不同层位泥灰岩、粘土岩、灰岩样品作碳、氧同位素分析,结合区域地质相关资料,良好揭示了碎屑锆石来源、沉积地貌环境及古海拔高度。双湖采坑唢呐湖组碎屑锆石绝大部分为岩浆锆石,统计分析碎屑锆石U-Pb年龄,发现存在4期峰值,分别为280~200Ma、780~830Ma、1920~1790Ma、2600~2360Ma;对比区域地质和岩浆岩测年资料,推断晚二叠世—三叠纪(280~200Ma)碎屑锆石主要来自于羌中隆起岩浆岩,新元古代中期(~800Ma)、古元古代晚期(~1800Ma)、太古宙末期—古元古代初期(~2500Ma)碎屑锆石主要来自于东昆仑造山带。双湖采坑碎屑锆石部分测点U-Pb同位素呈线性分布,交点年龄及谐和年龄为1883!51~1837!12Ma、2483!24~2520!37Ma,对应东昆仑造山带早前寒武纪2期岩浆热事件年龄。根据唢呐湖组湖相沉积空间分布和碎屑锆石U-Pb年龄统计分布,推断青藏高原北部古近纪晚期发育自北向南流动的古水系,古洪流将东昆仑造山带出露地表的前寒武纪基底岩浆锆石自北向南长距离搬运,汇聚于双湖古湖盆并沉积于唢呐湖组。根据双湖采坑唢呐湖组湖相沉积碳同位素和氧同位素,估算双湖古湖盆35~34Ma古海拔高度为3427~3510m,这与应用Airy均衡模式根据地壳厚度和密度变化估算的古海拔高度在误差范围内基本吻合。

浙江宁海下南山组晚中新世古海拔与古气候定量重建

通过对浙江宁海晚中新世下南山组已准确鉴定23属植物大化石的现存属共存分析表明,它们的共存区间为:26°—30°N,107°—115°E,海拔为500—1200m。依据共存分布区间的常年气候资料,获得宁海晚中新世古气候参数定量数值为:年平均气温9.91—19.74℃;年较差18.31—30.68℃;最冷月均温-3.20—5.19℃;最热月均温16.73—26.44℃;年极端最高气温27.99—37.41℃;年极端最低气温-6.56—-20.16℃,年降雨量为1117.7—1546.4mm。推测晚中新世浙江宁海地区为亚热带山地气候,古湖海拔为500—1200m。

如何利用化石植物定量研究古海拔？

古海拔问题是当前古植物学与古环境研究领域中的难点之一,属于化石植物生物学与地球科学和环境科学相互交叉、相互渗透的前沿性研究。定量研究古海拔的变化对阐述诸如青藏高原抬升历史等重大科学问题具有十分重要的意义。应用生物学的思想和方法,利用化石植物研究地质历史时期古海拔的变化是当前研究的一个热点。化石植物既是研究地质历史时期植被演替的直接证据,又是研究古海拔变化的珍贵材料。本文简述了利用化石植物定量研究古海拔的3类主要方法,即最近亲缘种分析、共存因子分析和叶相分析的基本原理和实际应用,侧重分析中国地区(如西藏南部南木林盆地)古海拔的研究进展和存在问题,并结合近年来的研究实践展望了将来的工作。

祁连山新生代古海拔变化的碳氧同位素记录

祁连山构成青藏高原的北东边界,是研究青藏高原的隆升与向内陆扩展的关键区域,利用新生代湖相沉积的碳氧同位素组成估算祁连山古海拔对认识青藏高原的隆升有重要意义。在中祁连陆块不同地点出露的始新统、渐新统、中新统和中晚更新统分别取样并进行碳氧同位素分析,估算相应地质时期的古年均温和古海拔高度。结果表明,祁连山地区古近纪的海拔约为2711 m,中新世早期的海拔为2848 m左右,中新世中晚期祁连山海拔达到约3586 m,中晚更新世祁连山的古海拔约为3790~3890 m。古近纪祁连山的海拔较低,但已经构成了青藏高原的东北边界;中新世中晚期祁连山强烈隆升,形成了盆-山构造地貌格局;第四纪祁连山地壳重新活跃并呈阶段性快速隆升,河流堆积和侵蚀交替进行。根据碳氧同位素估算的祁连山古海拔高度变化为认识青藏高原隆升的过程提供参考。

云南保山盆地新近纪云杉属针叶化石及其古海拔指示意义

松科(Pinaceae)云杉属(Picea A. Dietrich)花粉化石记录丰富,大化石则以木材和球果居多,而针叶化石报道较少且缺少微形态研究。云南保山盆地新近纪羊邑组产大量三维立体保存的云杉属针叶化石。这些针叶化石呈扁平条形,叶尖急尖,叶基截形,无叶柄;上表面中脉隆起,中脉两侧各有一个气孔带,每个气孔带有5–6条气孔线,气孔线多连续,少数不连续,气孔呈椭圆形至长椭圆形,非气孔带表皮细胞矩形至长矩形,细胞壁波浪状弯曲;下表面中脉亦隆起,无气孔,表皮细胞多为矩形至长矩形,细胞壁波浪状弯曲。通过与现生云杉属针叶的宏观形态和微形态对比发现,该化石与油麦吊云杉(Picea brachytyla var. complanata(Mast.) W. C. Chengex Rehder)在形态上最为相似。但由于缺少其他植物器官(如球果),难以判断化石是否真正代表了这个现生种,因此,将其暂定为似油麦吊云杉。基于云杉属在青藏高原东南缘的海拔分布范围(2000–4000 m),以及考虑到新近纪比现在更为温暖的气候环境,推测保山盆地在新近纪时期具有比现在(1650 m)更高的海拔。该推断进一步丰富了青藏高原东南缘的海拔演变历史。

两种古海拔重建方法及山旺中中新世古海拔的定量重建

气孔参数法和热力学原理是两种利用植物化石定量重建古海拔的方法。气孔参数法是基于气孔参数与大气CO2浓度的负相关性,而热力学原理则是基于热焓与海拔的负相关性。本文详细介绍这两种古海拔重建方法,并采用热力学原理,结合相关文献资料,定量重建中国山东山旺中中新世的古海拔,结果为400—1000m,高于现代山旺的250m,支持之前共存分析的研究结果。推测自中中新世以来,山旺海拔存在下降的趋势,与中国地貌演变的研究结果吻合。

海南尖峰岭不同海拔土壤中微生物脂肪酸和脂肪醇分布特征及对古海拔、古温度重建的启示

海南尖峰岭不同海拔造成的年平均温度差异为检验和建立基于微生物类脂物的环境替代指标提供了良好条件．尖峰岭土壤中含有种类丰富的微生物脂肪酸和脂肪醇化合物，包括异构／反异构脂肪酸（i／aC12：0 ～i／aC19：0），10-甲基十六酸、异构和反异构脂肪醇（i／aC13～iC26）、10-甲基十六醇和不饱和脂肪醇，指示了尖峰岭土壤中强烈的微生物活动．土壤中异构和反异构脂肪醇，不饱和脂肪醇主要以结合态，即蜡脂形式存在，只有经过皂化才能释放出支链脂肪醇．反异构十五酸／异构十五酸与海拔成正相关关系，表明温度降低能够引起反异构十五酸相对比例的增加．与脂肪酸不同的是，反异构十五醇／异构十五醇，反异构十五醇／正构十五醇随海拔升高却逐渐降低，表现出随温度降低减小的趋势．同样，单不饱和十八醇／十八醇比值随海拔升高而逐渐减小，与微生物脂肪酸不饱和度随温度降低而增加的规律相反．此外，植物叶蜡长链正构脂肪醇（C22～C30）的平均碳链长度ACL，正构脂肪醇（C14-C31）的碳优势指数CPI与海拔（或年平均温度）呈显著相关关系，证明了其应用于古气候重建的潜力．因此，微生物脂肪酸和脂肪醇、高等植物叶蜡都能够灵敏的响应环境温度的变化，可以为重建古温度和古海拔提供新的途径．

植物叶片化石气孔参数与古海拔定量重建:方法与进展

古海拔的定量重建在推演地球动力学模型、大气循环模式、古气候变化以及地球化学循环过程方面都具有十分重要的作用,但是迄今为止在古植物学和古环境研究领域中古海拔的定量重建仍然存在许多难点。本文在介绍目前古海拔定量重建领域几种方法的基础上,重点对植物叶片化石气孔参数及其应用与进展进行了讨论,着重介绍:(1)如何利用植物叶片化石气孔参数法恢复古海拔;(2)方法实践过程中的误差来源与分析;(3)应用实例及展望。

中国山西张村上新世气候与海拔的初步研究

基于前人山西榆社盆地张村植物大化石和花粉组合资料,运用分布区叠加分析法,初步重建了山西张村上新世气候参数值和古海拔高度。研究结果表明,由不同数据来源计算的张村古气候参数数值变化范围大多落在今天的暖温带到北亚热带区间;依据原地埋藏的植物大化石组合推出上新世时山西张村地区存在植被垂直分带,周围为山地地形,由此估测的古湖海拔高程范围在400～1 000 m,明显低于今天约1 043 m的海拔高度,表明在上新世之后位于黄土高原东缘的张村地区还有抬升;支持前人关于更新世以来晋东南地区的整体缓慢抬升的推测。

氧同位素古高程计研究新进展

通过解读大气降水的氧同位素组成和现代温度与海拔之间的关系,可以揭示山脉水系及湖相碳酸盐沉积中的稳定氧同位素与海拔高度存在一定的经验关系。氧同位素古高程计对理解山脉演化提供了关键的高度信息。这种方法可用于定量估算山脉古海拔,为反演山脉隆升历史提供了新的研究思路。总结了前人对青藏高原隆升高度的估计,并对比其他方法与此方法的差异,发现此方法在具体应用方面还存在一定的局限性。由于受采样点选取、曲线拟合模式等多方面因素的制约,在应用过程中应给予充分考虑。

大陆岩石圈挠曲背景下盆山耦合研究进展与展望

盆山耦合研究在大地构造和地球动力学研究中占有重要地位。地貌负载引起的大陆岩石圈挠曲与沉积盆地沉降是盆山耦合的一种重要体现方式。本论文聚焦于挤压背景下大陆岩石圈挠曲盆地与造山带的耦合过程,系统梳理了单个或者多个地貌负载的几何形态、挠曲盆地几何形态以及岩石圈有效弹性厚度(T_(e))三者之间的数学关系。在此基础上,论文介绍了岩石圈挠曲模拟方法在恢复岩石圈刚性程度、造山带演化过程以及盆地沉积沉降方面的具体应用。结合古环境分析与岩石圈挠曲模拟实验,本文提出了一种定量恢复造山带古海拔的新方法。有别于基于温度、压力以及动植物分布与海拔之间关系所建立的传统古高度计,该方法强调在海侵时期地貌负载与沉积盆地间的高度差即为造山带的古海拔。该方法的提出为重建中亚以及其他曾受海侵影响并与岩石圈挠曲相关造山带的古海拔提供了新的思路。论文最后介绍了岩石圈挠曲模拟在定量分析造山带与盆地演化的研究过程中存在的问题与不足,并提出了在探究沉积盆地基底属性、重建岩石圈挠曲相关造山带古海拔以及有关挠曲模拟软件开发方面的新展望。

碳酸盐岩钙同位素化学分离方法改进及其在青藏高原地质样品中的应用前景

为获得更高的测试精度,在前人基础上改进了碳酸盐岩(白云石-方解石)地质样品钙同位素化学分离方案。通过对比云南永善桧溪剖面白云岩-灰岩过渡岩性在不同HCl浓度下淋洗结果,确定了5 mol/L的HCl能有效富集白云石-方解石体系中的钙元素,且热电离质谱(TIMS)测试结果显示4 mol/L的HCl与1.6 mol/L的HCl淋洗方案处理后钙同位素测试结果一致,表明在相同测试精度的情况下,针对白云石-方解石体系下碳酸盐岩地质样品化学分离方案能提高化学分离效率。进一步结合青藏高原研究热点问题,对钙同位素在青藏高原地质样品的应用前景进行了分析,分析表明,钙同位素在青藏高原隆升前古海洋环境重建、隆升期构造活动恢复及隆升后火成岩来源示踪上具有广泛应用前景。

看世界

一个由中、英地质学者组成的团队最新发现,在约3000万年前,柴达木盆地气候凉爽、湿度适中,被温带落叶阔叶林覆盖,与如今极端干旱的气候条件有很大不同。研究团队在柴达木盆地北部发现了一个约3000万年前的植物化石群。研究人员运用分析程序研究了这些化石,并结合大气海洋综合环流模型,重建了当时的古气候和古海拔。

横断山南段上新世的植被多样性与分布格局

横断山南段复杂的地形地貌和多样的气候环境造就了高度丰富的植被多样性。这种植被多样性的演化与形成是植物学、生态学等领域共同关注的科学问题,而植物化石是回答这一科学问题的重要媒介。本文基于横断山南段的9个上新世化石植物群,根据其植物组成和优势成分,分析其所代表的植被类型,总结了该地区上新世的植被多样性与空间分布,并结合古环境研究资料,探讨该地区植被多样性的兴起,植被分布格局的形成,及其与环境变迁之间的关联。结果显示,横断山南段在上新世时期已经具有了多种植被类型,包括亚热带常绿阔叶林、亚热带落叶阔叶林、硬叶常绿阔叶林、针阔叶混交林、灌丛草地等,体现了丰富的植被多样性;植被类型从南面的偏热性植被向北面的偏温性植被逐渐转变,反映了当时随纬度变化的海拔梯度,植被类型与分布呈现出与现在高度相似的格局。同时,小范围内也具有适应于不同气候的植被类型,反映了当地较大的海拔落差,可能与高大山体的存在有着密切关联。我们推测,横断山南段现在丰富的植被多样性和随纬度变化的植被面貌最晚在上新世就已基本形成,但形成时间是否更早则需要更多、更老化石植物群的发现与研究。

环境

导致奥陶纪末生物大灭绝冰期的时限在显生宙,地球上发生过5次全球性的大规模集群灭绝事件,其中奥陶纪末的是第一次,但其灭绝规模位居第二。越来越多的证据显示,这次大灭绝事件可能与晚奥陶世的冰川作用有关。地球历史上发生过若干次全球性冰川事件。