碳、氢同位素在松辽盆地高分辨古气候研究中的应用

Reconstruction of paleoclimate and paleoenvironment of Songliao basin have important theoretical and practical significance to reveal the regional continental climate characteristic and continental organic matter accumulation under conditions of Cretaceous greenhouse climate, as well as regional carbon cycle. Previous studies are commonly used sporopollen, algae fossil and ostracode shell to recover the paleoclimate of Songliao basin. These indicators can only provide qualitative or semi-quantitative result and display narrow limitation in paleoclimate reconstruction. The oxygen isotopes of ostracode shell only reflect the temperature of ostracod growth period rather than the annual temperature. Whereas, the organic matter in sediment are mixing origins, which directly preserve the information of original parent material, paleoclimate and paleoenvironment. At present, carbon and hydrogen isotope research in Songliao basin is lack. Therefore, this proposed project will investigate the paleoclimate change based on the high-resolution carbon and hydrogen isotopic compositions and other informed research findings to establish a reliable paleoclimate changing curve of Late Cretaceous. Thus, through comparing with the same period on global ocean climate studies, this study will try to explain the relevance of regional continental response and global greenhouse climate.

松辽盆地白垩纪时期的古气候环境恢复重建对于解析白垩纪温室气候条件下区域性陆相气候环境特征及温室气候条件下陆相沉积有机质堆积和区域性碳循环等有重要的理论和实际应用意义。前人对松辽盆地古气候特征的认识，多是通过孢粉、生物壳体等进行定性或半定量的研究，而且在使用方面也存在着局限性，如介形虫壳体氧同位素组成仅反映了介形虫生长时期的温度，而不是全年气温。而沉积有机质则不同，它们是多种生物遗体的混合来源，直接保存了不同沉积时期的母源和古气候环境信息。目前还没有一条基于松辽盆地有机质碳、氢同位素重建的古气候剖面。本项目拟通过有机质碳、氢同位素变化曲线结合生标组成、孢粉分布、介形虫壳体同位素等已有的研究成果，建立一条可靠的松辽盆地晚白垩世古气候变化剖面，从而与同时期的国际大洋古气候研究对比，为解释全球气候变化和区域性陆相响应机制提供新的依据。

松辽盆地白垩纪时期的古气候环境恢复重建对于解析全球气候变化和区域性陆地响应机制有重要的理论意义。在Santonian-Campanian转变时期，全球大洋壳体氧同位素不同程度的正偏被认为与海洋底层水体温度的降低有关，而亚洲远东地区温度变化幅度达到10 °C左右。松辽古湖泊在该时期不同碳数的正构烷烃氢同位素呈现不同程度的显著负偏，其中中等链长的正构烷烃（MCA）氢同位素负偏达80‰左右，长链（LCA）和短链正构烷烃（SCA）的负偏程度达50‰左右。通过对比不同碳数正构烷烃的碳同位素分布及其相应碳数之间碳、氢同位素组成的相关系数，我们认为SCA来自低等的菌藻类，MCA主要来自于水生植物，LCA代表了陆相植物的输入。因此，它们的氢同位素可以用来反映其所利用的环境水的同位素，其中MCA的δD可以反映湖泊水的氢同位素组成，它的变化通常受降雨量、径流量、盐度的影响；而来自高等植物叶蜡的LCA氢同位素则主要受全年平均降水量的控制。另外，藻类孢粉学证据显示该时期属于半湿润的北亚热带气候，同时湖泊水平面在该时期显著上升，存在显著的湖侵现象，暗示了该时期的水量供应充足。因此，我们认为在该时期发生了长时间的降雨事件。然而，生标证据显示长时间的降雨事件却伴随着水体极端环境透光带缺氧事件的发生。我们认为降雨的增加，陆源输入的增加导致湖泊水体富营养化，蓝藻类的异常繁盛造成了水体缺氧，水体盐度变化导致的分层和缺氧造成了透光带缺氧，导致水体中的水生动物数量显著降低，从而给湖泊生态系统带来了致命的破坏。松辽盆地此次识别出的降水事件在盆地不同凹陷均有检出，持续时间长达30万年之间，与三叠纪末期的卡尼洪水事件一样（持续了200万年），是全球气候变暖背景下的气候异常事件，这种长时期的降雨时间给湖泊生态系统带来了灾难性的打击。也许在长期的气候变暖下，不止是中低纬度的国家和地区，在中高纬度的湖泊生态系统以及陆地生态系统也会因为全球气候变化而遭受毁灭性的灾难。