华南中三叠统旋回地层学研究

Continuous high-resolution deep-time geologic records are unique archives, which can be used to evaluate the long-term climate changes and biological evolution. However, the key to understanding Earth’s evolutionary history and geologic processes requires accurately determining the geological time. Due to the limitations of the available geological dating methods, the acquisition of a continuous, high precision geological timescale is an ongoing critical geoscience problem and has yet to be solved. Astrochronology, one of the recently evolving Earth science frontiers, is becoming the exclusive tool to solve this problem of calibrating of cyclostratigraphy to the Earth's astronomical parameters and obtaining both durations and datings. However, astronomical calibration of geologic time has been a major challenge in the Triassic Period mainly due to little to no cyclostratigraphic study yet undertaken of important marine sections. In this project, we aim to construct a continuous and high-precision Middle Triassic geologic timescale through deep-time astrochronology that is integrated with complementary isotope stratigraphy, magnetostratigraphy, biostratigraphy and radio-isotopic dating. For this purpose there are many excellent exposures and continuous outcrops of the Middle Triassic marine successions in South China. By means of global correlation, we are confident that we can achieve an astronomical duration and calibration of each Middle Triassic stage to provide an accurate astrochronology evidence for proposing the Middle Triassic GSSP in China in nearby future. In addition, an over 10 Myr continuous high-resolution Early-Middle Triassic timescale constructed by this project and previous project will be used to explore the relationships among astronomical forcing, climate change and biological evolution, and provide new opportunities for predicting potential future global changes.

连续的高分辨率的深时地质记录是唯一可用于评估地球长期气候变化和生物演化的档案，然而精确的地质时间又是认识地球生物演化历史和过程的关键。由于现有地质定年方法的局限性, 因此获取高精度连续时间标尺成为迫切需要解决的关键地球科学问题。近年来发展的地球科学前沿领域之一的天文年代学成为解决这个问题的工具。中生代是国际地质定年中最为薄弱时段，天文校准地质年代在三叠纪的研究仍存在挑战。本项目拟利用华南中三叠统海相地层出露连续的地质记录，通过天文年代学并综合多学科研究，建立中国中三叠统高精度的地质年代格架，并通过全球对比，实现对中三叠世各阶的天文年代校准，为在中国建立阶的GSSP剖面提供精确的天文年代学依据。综合前期早三叠世的研究成果，建立早-中三叠世长达10多个百万年的高精度连续年代标尺，重建古气候变化和生物演化过程，探讨天文驱动因素和气候变化与生物演化之间的关联，为预测未来可能的全球变化提供科学依据。

精确的地质时间是认识地球生物演化历史和过程的关键，获取高精度连续时间标尺成为迫切需要解决的关键地球科学问题。中生代是国际地质定年中最为薄弱时段，天文校准地质年代在三叠纪的研究仍存在很大挑战，而中三叠世的安尼阶(Anisian)和拉丁阶(Ladinian)的持续时间仍存在很大争议。本项目利用华南贵州的关岭永宁镇、贞丰的踊跃和坡轰三个出露较连续的中三叠统剖面开展了旋回地层学研究，在剖面中识别出稳定的405-kyr长偏心率周期的沉积旋回并对数据序列进行天文调谐，建立了近10 Myr的浮动天文年代标尺，综合生物地层学、同位素测年和磁性地层学方面的资料，建立了从247 Ma到237 Ma的中国中三叠世的高精度的连续的绝对综合地质年代标尺。重建研究区中三叠世大陆风化的强弱变化和古海洋的氧化还原沉积环境的演化过程，推断出研究区在安尼阶中-晚期经历了两次较明显的湿热事件，拉丁期晚期发生了两次古海洋生产力急剧下降的事件，这一发现印证了前人提到的“拉丁期生态危机”这一假说。研究表明在安尼中-晚期发生了两期古海洋含氧量明显减少的事件，这一结果证明了罗平生物群和盘县生物群化石的完好保存可能和这两次含氧量减少的事件有关，指示了缺氧事件和拉丁晚期的增温事件和生态危机事件的发生可能都具有一定的关联性。利用层序地层学原理和沉积噪音模型重建了中三叠世华南海平面变化曲线，显示出该时期的海平面变化明显地受到~1.2-Myr斜率振幅调制长周期的调控，指示了百万年尺度的地球轨道周期的变化对于地球系统及生态演化具有重要的驱动作用，为预测未来可能的全球变化提供科学依据。.本项目共发表学术论文28篇，1章专著，其中27篇SCI论文，6篇EPSL、2篇GRL、2篇QSR、1篇Earth-Science Reviews、1篇Nature Communications和1篇GSA Bulletin的论文，9篇Nature index论文。获湖北省自然科学二等奖。.培养了博士研究生5名，硕士研究生8名，其中王治祥、陈炜哲获得校级优秀博士毕业论文；刘东洋获得优秀博士毕业生，刘洋获国家奖学金。目前还有在读的7名硕士和9名博士研究生。