甘肃酒泉盆地早白垩世植物与古气候重建

The continental environment and vegetation underwent significant changes during the Early Cretaceous, while the related records remain incomplete. More detailed time series of palaeoclimatic researches would be useful for understanding Early Cretaceous climate variation and vegetation feature. The Lower Cretaceous strata are well developed and widely distributed in Jiuquan Basin, Gansu, abundant plant fossils have been discovered, whereas some of them are poorly studied. At the background of the green-house climate of the Early Cretaceous and based on the fossil plants materials from the Lower Cretaceous of Jiuquan Basin, this project will carry out studies of both fossil plants taxonomy and palaeoclimate quantitative reconstruction. According to the leafy shoots morphology and cuticular micro-structures, the fossil plants are accurate identified, the palaeovegetation composition is ascertained and the ancient vegetation landscape is recovered. Comprehensive utilization of stomatal index and organic geochemical method, the palaeoclimate and variation trends during the Early Cretaceous in the study area are revealed. Therefore, the relationship between the plant evolution and green-house climate variation can be discussed, providing scientific basis for studying the palaeoclimate and palaeoenvironment of the Early Cretaceous.

早白垩世陆地环境以及植被面貌发生了重大转变，但相关的研究记录还不完善，因此，更详细的时间序列上的古气候研究有利于我们了解早白垩世气候环境演变及植被特征。甘肃酒泉盆地早白垩世地层发育，富含植物化石，但研究程度较为薄弱。本项目以早白垩世显著的温室气候变化为研究背景，以酒泉盆地下白垩统保存的植物压型化石为主要研究对象，开展精细的古植物解剖构造分析和古气候定量重建方面的研究。植物体宏观枝叶形态结合角质层微细构造特征对植物化石进行准确鉴定的基础上，查明植物群组成并恢复古植被面貌。综合利用气孔指数法及有机地球化学手段，揭示研究区早白垩世古气候及其变化趋势，探讨植物化石对早白垩世温室气候变化的响应，为早白垩世陆地气候环境研究提供科学依据。

早白垩世温室气候显著，CO2浓度明显高于现代水平，气候环境存在波动性及季节性，对早白垩世生物群面貌、气候环境及温室气体开展研究，为我们认识温室气候条件下生物的响应提供科学依据。本项目以甘肃酒泉盆地下白垩统内保存的植物大化石及孢粉化石为研究材料，通过形态学及解剖学方法获取植物化石上记录的古环境信息。利用掌鳞杉科植物Brachyphyllum和Pseudofrenelopsis的表皮气孔参数半定量的重建了酒泉盆地早白垩世晚期的古大气CO2浓度及变化趋势，结果表明，酒泉盆地早白垩世晚期大气CO2浓度为531-1060 ppmv，这一结果与已报道的其他研究成果较为相似；且古大气CO2浓度存在明显的波动性，在中沟组顶部五个岩段的沉积时期内，整体上呈现出一个先明显降低，后略微升高的变化趋势。此外对五个岩段内的Brachyphyllum属植物化石角质层碳同位素组成进行了分析研究，其变化范围较大，从-20.58‰至-25.69‰，平均-24.2‰，且酒泉盆地晚期古大气CO2的碳同位素组成为-2.1‰--6.38‰，平均-5.03‰，高于当前大气CO2碳同位素组成；且五个岩段沉积期间，大气CO2碳同位素组成变化与大气CO2浓度的变化趋势未表现出一致性。植物化石碳同位素分析结果表明酒泉盆地早白垩世晚期环境存在明显的水分胁迫。对酒泉盆地旱峡剖面中沟组孢粉分析分别建立了两个孢粉组合，并发现了四种类型的被子植物花粉化石，进一步将中沟组地质年代限定为早Albian期，同时剖面自下而上蕨类植物孢子的逐渐降低及掌鳞杉科植物花粉含量的逐渐增多，表明酒泉盆地早白垩世晚期气候存在明显的干旱化趋势。同时，在项目的支持下，对内蒙古固阳盆地固阳组孢粉植物群及Cupressinocladus化石，山东莱阳盆地莱阳组Elatides化石及宁夏六盘山盆地古大气CO2浓度进行了研究，为开展我国早白垩世气候环境及植物群面貌的区域性对比具有重要意义。