始新世-渐新世气候转变研究进展

始新世—渐新世(E—O)气候转变(34Ma前后)是新生代气候演化过程中最显著的变冷事件之一,标志着地球气候由"温室"进入"冰室"。这一转变伴随着地球环境的一系列重大变化,对于研究新生代气候变冷的驱动机制、区域气候对全球重大气候事件的响应方式、重大气候事件对生态环境及生物演替的影响等具有重要意义。近年来地质记录和气候模拟在E—O转变研究上取得了一系列重要进展:①不同纬度区的地质记录揭示出这一转变伴随着全球性的显著降温,指示其触发因素是全球性的;②气候模拟研究揭示出大气CO2浓度降低及与之联系的全球碳循环变化是导致这一转变的主因,否定了传统认为的环南极流形成导致E—O气候变冷的假说;③深海沉积记录揭示出这一转变过程持续400～500ka,表现为全球降温和南极冰盖形成先后两阶段变化;④海—陆气候记录的对比初步揭示出陆地区域的干旱化可能主要与全球降温(对应于E—O转变的第一阶段)相关。当前对E—O气候转变的研究还存在地质记录分辨率不够高、模拟结果与地质记录不完全吻合、陆地记录相对较少等方面的不足。更精确的大气CO2浓度和温度的重建、更多高分辨率海—陆气候记录的研究以及古气候数值模拟的改进有望进一步揭示出E—O转变过程中气候系统各要素的变化特征和相互关系,为更深入认识这一转变的驱动机制提供依据。

始新世—渐新世界线的全球气候事件:从“温室”到“冰室”

新生代以来,全球气候在持续不断的变冷,从两极无冰的"温室地球"变为现今两极终年有冰的"冰室地球",经历了多次冰盖扩张的变冷事件。始新世—渐新世界线(E/O)附近,δ18O值大幅度正偏,在短期内由1.2‰迅速增加到3.0‰,底层海水温度从12℃降低为4.5℃。保存在大洋和大陆中的记录表明:E/O界线附近,全球气温大幅降低,海陆生物均有不同程度的灭绝,指示了气候变冷、变干的趋势。始新世—渐新世转换期间,南极洲与澳大利亚之间的塔斯曼尼亚海道和南极洲与南美洲之间的德雷克海峡(DrakeStrait)相继打开,形成环南极洋流,从而阻止赤道地区的热量向南极传送,导致南极大陆"热隔绝",使南极大陆东部为冰川所覆盖。最近的研究显示,E/O事件是与大气CO2含量快速变化密切相关的瞬时气候变化,其变化速率类似于现今地球由于人类活动引起大气CO2的变化,表明大气CO2浓度的变化在这一事件中起了极为重要的作用。

中国晚始新世—早渐新世地层孢粉组合及其古气候特征

始新世—渐新世是从65Ma恐龙绝灭以来新生代地球历史上最重要的事件,此时地球从“暖室”过渡到“冰室”,全球气候突变,南极冰首次出现,气候突变引起生物的大绝灭,而我国的孢粉组合也有明显的变化特征.根据我国各个区始新世晚期—渐新世早期地层中孢粉组合的演化规律来探讨当时我国的古气候变化规律,研究认为中国从始新世晚期到渐新世早期总体上亚热带、热带植物成分丰度和分异度都降低,温带植物如桦科和榆科花粉大增,耐寒山地针叶植物大量发育,干旱类型植物增加,草本植物开始繁盛.这些反映了从始新世晚期到渐新世早期植被组成由热带亚热带常绿阔叶树为主的针阔叶林转变为落叶树为主的针阔混交林,说明晚始新世气候温暖湿润过渡到早渐新世气候变干变冷.孢粉植物群所反映的我国气候变化趋势与全球气候变化趋势一致,说明我国的陆地也受全球构造的演变和南极大陆冰盖的影响.

晚始新世-渐新世东南印度洋沉积物源-汇过程及其古气候指示意义

晚始新世-渐新世期间南大洋及其周边地区的古气候响应研究有助于我们更好地认识地质历史上的重大气候转型机制和预测未来地球系统对于气候突变的响应,然而迄今为止,仍缺乏对该区域周边陆地的古气候响应研究。基于国际大洋发现计划(IODP)369航次U1516站位深海沉积物的年龄框架以及常量、微量和稀土元素组成,确定了该沉积物主要来源于澳大利亚西南部大陆,进而重建了构造时间尺度上物源区的化学风化历史。在此基础上,探讨了晚始新世-渐新世气候转折期南大洋周边大陆的古气候演化过程及其对于全球气候变化和区域古地理改变的响应。在始新世-渐新世转折期[34.1,33.6)Ma和[31.3,29.8)Ma期间,物源区的古气候主要受控于邻近区域古地理格局重大变化的影响,具体表现为气候条件趋于干冷和陆表化学风化强度降低的特征。在[33.6,31.3)Ma和[29.8,25.2]Ma期间,物源区的古气候则主要响应全球气候的变化,在前一阶段由干冷向湿热转变,而陆表化学风化强度相应增高;在后一阶段,气候保持在相对稳定的干冷状态,陆表化学风化强度也较弱。

西藏伦坡拉盆地牛堡组二段晚始新世-早渐新世地球化学特征与古气候意义

伦坡拉盆地位于青藏高原腹地,是感应高原隆升过程和环境变化效应的核心地带,不仅能够记录大陆碰撞过程、岩石圈和地壳变形历史,也是获取高原腹地地形地貌演化环境和气候变迁信息最理想的场所。为揭示伦坡拉盆地晚始新世-早渐新世古气候信息,选取盆地西南缘382道班剖面牛堡组二段细粒沉积物样品,通过主、微量元素分析,采用元素组合(C值)、Rb/Sr、Sr/Cu和Sr/Ba等比值以及化学蚀变指数(CIA)、元素风化指数(α)、Ln(Al_(2)O_(3)/Na_(2)O)等多种化学风化指数研究了源区风化作用强度,讨论了古气候演化特征。结果表明:伦坡拉盆地牛堡组二段沉积期古气候整体较为干旱,但在始新世-渐新世之交存在一个明显的降温事件,该降温事件并不局限于伦坡拉盆地,在青藏高原及周缘其它地区也被广泛记录,是新生代始新世-渐新世全球降温事件的陆内响应。

西藏伦坡拉盆地晚始新世——早渐新世黏土矿物特征及古气候意义

始新世—渐新世是新生代气候从“温室”向“冰室”转变的重要节点,也是青藏高原及邻区气候格局发生重大变革的关键时期。为了重建高原中部腹地始新世—渐新世的古气候演变特征,探讨古气候变化的控制因素,利用X射线衍射分析对高原中部伦坡拉盆地382道班剖面的黏土矿物特征进行了综合研究,结果显示,伦坡拉盆地在始新世—渐新世牛堡组二段沉积的黏土矿物主要以伊利石为主,伊/蒙混层次之,高岭石与绿泥石含量极少,蒙脱石仅出现在极少样品中。黏土矿物类型及组合特征指示伦坡拉盆地在该时期整体处于寒冷干旱的气候条件,但在长周期趋势下伊利石相对含量逐渐减少,伊/蒙混层逐渐增多,显示出青藏高原中部地区的气候系统在晚始新世—早渐新世时期存在向更加湿润的气候条件转变,这种气候系统的改变可能与南亚季风在晚始新世的演化所带来的更多水汽条件和青藏高原中部中央分水岭的形成有关,但在始新世与渐新世之交,伊利石含量陡然增多,而伊/蒙混层含量则减少,且两者频繁波动,这反映了该盆地在EOT时期受到全球降温的影响。

青海循化盆地晚渐新世沉积物中坡缕石的特征及其古气候指示意义

采用X射线衍射和扫描电子分析方法,对青海循化盆地晚渐新世沉积物的矿物组成、坡缕石的矿物学特征以及古气候指示作用进行了深入的研究。结果表明,晚渐新世循化盆地沉积物中粘土矿物组成主要有蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石等;坡缕石一般呈纤维状或者针状,沿片状蒙脱石的边缘及表面交代生长,为典型自生成因的坡缕石。坡缕石是干旱-半干旱气候条件的特征矿物,其出现表明循化地区晚渐新世气候特征较为干旱,与粘土矿物组合及伊利石结晶度所反映的气候环境信息相吻合;沉积物中坡缕石相对含量及有序度自下而上逐渐增大,说明循化地区的干旱化逐渐加剧。循化地区晚渐新世（-23 Ma）的干旱化可能与青藏高原隆升或者全球气候变冷事件密切相关。

东太平洋573孔始新世末渐新世初地层特征及稀土元素地球化学

根据深海钻探样品分析 ,对东太平洋地区 5 73孔始新世末渐新世初的地层特征进行了研究 ,尤其是研究了其稀土元素地球化学特征。各层球粒陨石标准化值曲线平缓 ,重稀土相对富集 ,各层Ce严重亏损 (第 2层轻度亏损 ) ,各层的Eu仅轻度亏损。始新世与渐新世的界线地层含金属粘土层的稀土元素含量明显比其它层含量高得多。此外 ,该层还富含Fe及指示地外成因的Ni、Co、Ir等元素 ,且底部富含微玻璃陨石。这些特征说明该含金属粘土层的形成与火山活动有明显关系 ,其底部可能还与陨击作用相联系。从区域地质情况来看 ,始新世末期有明显的生物灭绝和环境变化 ,微玻璃陨石广泛发育 。

唐古拉山地区渐新世孢粉植物群及其古植被、古气候

唐古拉山地区广泛出露早新生代陆相地层,较好地记录了青藏高原北部新生代地质构造演化与古环境变迁的过程。通过在该区1∶25万地质调查对雅西措组上段进行孢粉分析表明,孢粉组合以裸子植物花粉为主要成分,地质时代为早—中渐新世。在此基础上划分了3个孢粉植物群-气候期,当时植被是以松科植物为主组成的针叶林植被,从早期到中期喜湿热的蕨类植物和落叶阔叶树种增多;气候从凉爽湿润的南温带→半湿润偏干的北亚热带→偏干的南温带的转变。

可可西里盆地早渐新世雅西措群沉积环境分析及古气候意义

可可西里盆地是青藏高原腹地最大的第三纪沉积盆地 ,第三纪沉积地层包括早始新世 -早渐新世风火山群、早渐新世雅西措群、早中新世五道梁群。其中 ,雅西措群为紫红色、砖红色泥岩、含膏泥岩与紫红色粉砂岩、细砂岩韵律互层 ,夹白色石膏薄层和石膏结核层 ,沉积厚度为 6 70 .0m ,沉积环境主要由河流和湖泊环境组成 ,并以湖泊环境为主 ,古水流方向反映盆地沉积中心逐渐向东向北迁移。雅西措群中石膏层的突然大量出现发生在底部地层距今约32 .0Ma ,体现了渐新世最早期的全球变冷变干事件在青藏高原北部的记录。

藏南特提斯喜马拉雅带辉绿岩始新世——渐新世变质作用

印度—欧亚陆陆碰撞作用是新生代最壮观的地质事件之一，导致了喜马拉雅造山带和青藏高原的崛起，深远地影响着区域甚至全球气候。厘定印度—欧亚陆陆碰撞作用的起始时间是深入理解该碰撞事件构造岩浆作用和环境资源效应等重要地质过程的关键时间坐标。随着印度大陆岩石圈的北向俯冲，碰撞带上下两盘都发生缩短增厚和相应的变质作用。

新疆布尔津盆地晚始新世—早渐新世岩石及生物地层

布尔津盆地中的第三纪地层过去被称为“乌伦古河组”。该套地层的岩性组合独特 ,不同于乌伦古河流域该组命名剖面的乌伦古河组。依据布尔津县城西北 2 0km处的额尔齐斯河北岸出露的地层剖面 ,建立两个岩石地层单位 :下部额尔齐斯河组和上部克孜勒托尕依组。额尔齐斯河组为一套富含铁质的色彩鲜艳的碎屑堆积 ,克孜勒托尕依组是一套浅黄绿色砂岩夹杂色泥岩地层。克孜勒托尕依村附近的建组剖面为一连续沉积剖面 ,含有 3个确切的哺乳动物化石层位、5个化石地点。最下部化石层含有典型的始新世Ergilian期哺乳动物 ,其余两个层位的化石均属早渐新世Shandgolian期哺乳动物。因此 ,该剖面为一Ergilian Shandgolian(晚始新世—早渐新世 )过渡时期的地层剖面 ,是进一步研究该过渡期哺乳动物群替代及Ergilian/Shandgolian地层界线的理想剖面。

从粗沉积物组份与粘土矿物资料看始新世至晚渐新世威德尔海的古海洋与古气候演化

从粗沉积物组份与粘土矿物资料看始新世至晚渐新世威德尔海的古海洋与古气候演化Ｌ．Ｄｉｅｓｔｅｒ—Ｈａａｓｓ等本研究基于ＯＤＰ１１３航次水深２０８０ｍ处的６８９站位所钻取的位于毛德海隆之上的沉积物。毛德海隆是位于威德尔海东部，孤立的无震洋脊，比大洋盆地高...

河南东濮地区晚始新世至渐新世轮藻植物群及其古环境探讨

东濮地区晚始新世沙河街组四段上部至三段轮藻植物群生存于含钙量高的咸化型水体中，它们的横向分布反映了湖盆中部存在着一个ＮＮＥ向的隆起地带。早渐新世沙河街组二段轮藻植物群生长于含钙量低的淡水水体中，它们的横向分布反映了湖盆底部为Ｗ形的古地貌。中渐新世沙河街组一段轮藻植物群生长于咸化的含钙量高的水体中，它们的横向分布反映湖盆中部古地形自南向北高低相间。晚渐新世东营组轮藻植物群生存于含钙量低的淡水水体中，它们的横向分布反映了湖盆的古地势较为平坦．

广西渐新世宁明组三种植物碳同位素与古气候分析

渐新世代表地球一个早期的"冰室"期,是地球气候演化和生物演替过程中一段特殊的时期。渐新世植物化石的碳同位素可为研究该时期的古气候提供依据。对广西渐新世宁明组三种植物及其最近现生亲缘种的碳同位素进行分析,化石种Buxus ningmingensis,Chuniophoenix slenderifolia和Cephalotaxus ningmingensis的碳同位素组成(δ13C)分别为-29.0‰,-28.3‰,-28.0‰;碳同位素分馏(Δ13C)分别为23.48‰,22.74‰,22.43‰;叶内细胞间和外界大气的CO2分压比(C植物/C空气)分别为0.84,0.81,0.80;水分利用效率(WUE)分别为42.63μmol CO2/mol H2O,51.56μmol CO2/mol H2O,55.38μmol CO2/mol H2O。其对应的最近现生亲缘种(NLRs)的δ13C分别为-27.9‰,-29.7‰,-28.8‰;Δ13C分别为20.47‰,22.36‰,21.42‰;C植物/C空气分别为0.71,0.79,0.75;WUE分别为72.22μmol CO2/mol H2O,51.28μmol CO2/mol H2O,61.76μmol CO2/mol H2O。化石种δ13C值均落在现代C3植物相应的数值范围内,其Δ13C和C植物/C空气均高于相应的NLRs数值;而Buxus ningmingensis和Cephalotaxus ningmingensis的WUE低于相应的NLRs数值;其中Chuniophoenix slenderifolia的WUE稍高于相应的最近现生亲缘种C. hainanensis,推测可能与其NLR标本的母本植物生长在水源充足、空气潮湿的湖溪边湿地环境有关。基于Δ13C、C植物/C空气和WUE结果,推测化石种可能生活在一种比现在更为温暖湿润的气候环境中;化石种及同层位化石的古气候重建支持了当前古气候分析结果。

青海纳日贡玛始新世—渐新世含矿斑岩体地球化学特征

纳日贡玛一带的始新世—渐新世斑岩体多以不规则小岩株形式产出,由二长花岗斑岩组成;岩石化学类型为亚碱性的富钾钙碱性系列,SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、LREE,Sr、Rb、Ba、Th、Ce、Mo、Cu、Au、Ag含量高,CaO、TiO2、HREE、Y、Yb、Cr、Sc、Co、Ni亏损。稀土分馏明显,Eu异常不明显。斑岩源岩为壳源,有洋壳物质的混染;其形成模式为陆内俯冲导致软流圈上涌,并向下地壳注入诱发下地壳物质熔融产生岩浆。

贵州盘州地区早渐新世古气候定量重建

早渐新世全球气候迅速发生了降温,对地球生物产生了重大影响。利用共存分析法对贵州盘州地区石脑组的早渐新世植物群古气候进行了定量重建。植物群大化石指示的古气候参数:年均温(MAT)为15.7～21.9℃、最冷月均温(CMMT)为2.5～16.7℃、最热月均温(WMMT)为21.6～28.1℃、年均降雨量(MAP)为828.0～1 900.0mm、最湿月均降雨量(MPwet)为160.0～343.0 mm、最旱月均降雨量(MPdry)为7.0～54.0mm、最暖月均降雨量(MPwarm)为105.0～180.0mm。孢粉化石指示的古气候参数:MAT为11.5～23.9℃、CMMT为-1.0～16.7℃、WMMT为23.0～27.9℃、MAP为803.0～1 613.0mm、MPwet为116.0～293.0mm、MPdry为17.0～55.0mm、MPwarm为94.0～180.0mm。植物群大化石和孢粉化石的共存分析结果都指示一种温暖的、湿润的亚热带气候,且具有较明显的季节变化,与现在我国东南部地区气候较相似。盘州地区现在气候与早渐新世气候相比,夏季变凉爽多雨。结合我国同时期的植物群古气候参数,结果说明我国早渐新世时气候随纬度升高变化并不大,其分带现象明显低于现在的气候纬度分带变化。

百色盆地渐新世古植被与古气候

为恢复百色盆地渐新世古植被面貌并重建古气候,对该盆地伏平组孢粉化石进行了采样、分析、鉴定,共获得孢粉化石34属,并划分为2个组合:(Ⅰ)Abietineaepollenites-Quercoidites-Polypodiaceaesporites组合;(Ⅱ)Abietineaepollenites-Pinuspollenites-Pediastrum组合。组合Ⅰ时代为渐新世Rupelian中期;组合Ⅱ时代为渐新世Rupelian晚期至Chattian早期。植被面貌变化为:针阔混交林,底部生长着蕨类植被→针叶林。通过孢粉组合属性特征的研究得出孢粉组合Ⅰ代表了亚热带湿润性气候,湿度相对较大;孢粉组合Ⅱ代表了亚热带较湿润性气候。通过共存因子分析得出:在渐新世Rupelian中期至Chattian早期时间段内百色盆地年均降雨量(MAP)在797.5~1293.7 mm之间,年均温度(MAT)在11.3~22.6℃之间,为北亚热带气候特征。而现在的百色盆地位于南亚热带(年均温度:22.0℃,年均降雨量:1070.5 mm),二者的差异可能与新生代印度板块与亚洲板块碰撞所造成的亚洲板块“右旋”有关。

渐新世初大冰期事件:南大西洋ODP1265站的记录

始新世—渐新世(EO)过渡期间,地球由两极无冰的“温室地球”进入到南极有冰的“冰室地球”,其中以发生在早渐新世初的大冰期事件尤为意义重大.南大西洋ODP1265站氧碳稳定同位素在EO过渡期间发生重大变化,表明早渐新世全球气温迅速下降,南极大陆东部首次出现大规模永久性冰盖,同时全球碳储库发生重大改组,这一结果与全球其他地区的记录一致.碳酸盐含量、粗组分、浮游有孔虫碎壳率以及碳酸钙软泥的粒度在EO界线附近都发生了突变,指示了海洋表层生产力的升高、碳酸盐补偿深度(CCD)的突然加深以及气候快速变冷对生物和碳酸盐沉积的影响.