黑龙江依兰盆地始新世古气候变化定量重建及其对东亚季风演变的响应

The origin and development of the Asian monsoon and its influence on both regional and global climate change, is currently one of the hot topics in the study of global change. Eocene is the early evolutionary stage of older Asian monsoons, but there has long been a lack of quantitative studies on the connection between the climate and atmospheric CO2 content (pCO2) changes in the Eocene period with the monsoonal circulation. Northeast China is one of the sensitive areas of east Asian monsoon changes. Taking the famous Yilian coal and oil shale-bearing basin in Heilongjiang Province as the research target, the present study will systematically establish the magnetic stratigraphic sequence and age framework of Dalianhe Formation for the first time, and analyze Eocene plant pollen assemblage characteristics and its relationship with the existing nearest affinity groups and climate factors systematically based on the pollen records, and quantitatively reconstruct the seasonal variation regularity of Eocene climate by adopting the Coexistence Approach (CA), and then reveal how the precipitation change process response to the early evolution of east Asian monsoon and the driving mechanism, on the basis of which, the Eocene climate change in Northeast China will be compared with global typical marine and continental records to reveal the differences of regional environment in different climate models. The study will open up a new area for Eocene palaeoclimate reconstruction in Northeast China and lay a reliable theoretical foundation for early evolutionary research of east Asian monsoon as well as promote the combination of local and global problems, thus hastening the Eocene climate and Asian monsoon research progress on a global scale.

亚洲季风的起源、发展及其对区域与全球气候环境变化的影响，是目前全球变化研究的热点之一。始新世作为古东亚季风演化的早期阶段，有关其气候变化、大气CO2浓度与季风环流的相关性长期以来一直缺乏定量研究。中国东北是东亚季风变化的敏感地区。本项目将以著名的黑龙江依兰含煤、油页岩盆地为靶区，首次系统开展研究区磁性地层特征研究，建立达连河组年代地层格架；基于植物孢粉记录，系统研究始新世孢粉植物群组合特征及其与现存最近亲缘类群和气候因子的关系，采用共存因子分析法重建始新世古气候季节性变化规律，揭示降水量变迁过程对东亚季风早期演化的响应及驱动机制。同时，开展东北及全球典型海陆相沉积记录的对比研究，对比不同气候模式下区域环境的差别，这不仅可以为东北地区始新世定量古气候分析开辟一个新区，同时也为东亚季风早期演化研究提供可靠的理论依据，将促进区域问题与全球问题的结合，推动全球始新世古气候和亚洲季风演化的研究进展。

本项目以依兰含煤、油页岩盆地为靶区，利用达连河组露天煤矿人工剖面，开展始新世古气候变化定量重建及其对东亚季风演变的响应研究，为东亚季风早期演化研究提供可靠的理论依据。项目首次系统开展了达连河组磁性地层学研究，达连河组载磁矿物为低矫顽力的磁铁矿，古地磁交变退磁测量区分出了明显正极性和极性反转。将达连河组古地磁磁极性倒转序列与国际地层年龄对比，厘定了达连河组地层沉积年代：下部含煤-油页岩段对应国际地层伊普里斯阶，中部油页岩段与国际地层卢泰特阶相对应，上部砂页岩段对应国际地层巴顿阶。.在达连河组共鉴定出孢粉85个属138个种，自下而上共划分为8个孢粉组合带，其中，下部含煤段划分为4个孢粉组合带；中部油页岩段划分为2个孢粉组合带；上部砂页岩段划分为2个孢粉组合带。建立了达连河组孢粉植物群与其现存最近亲缘类群的对应关系。采用共存因子分析法，定量恢复了依兰盆地始新世古气候，年均温≥13.1℃，年降雨量≥874mm，表现为典型的亚热带温暖湿润的气候。.利用植物碳屑碳同位素恢复了依兰盆地始新世古大气CO2浓度，pCO2值介于211与1224 ppmv。通过δ13Cwood恢复的pCO2与极热事件对比可知，达连河组含煤段发育的 ETM2 pCO2最大，为1224ppmv，其次为ETM3，为799ppmv，EECO的pCO2平均值为636ppmv，油页岩段顶部及砂页岩段底部发育的MECO的pCO2平均值为767 ppmv。.CMT、WMT、LMP、HMP的组合变化反应了依兰盆地始新世气候演化存在明显的季节性，早始新世东亚季风在中国东北地区便已存在，且到始新世中晚期仍然较盛行。主要驱动机制可能与西伯利亚冬季高气压体系与夏季低气压体系的强烈变化及太平洋信风有关。.将依兰盆地始新世孢粉植物群和古气候分别与我国东北地区的抚顺、桦甸、珲春，海南岛长昌以及北美和欧洲的典型地区进行了对比，发现中国典型地区始新世年均温和年降雨量均与北美地区始新世气候参数相类似，但是却略低于欧洲地区。表明，我国东北地区始新世气候变化与全球气候变化基本存在一致性。