托阿尔期大洋缺氧事件在准噶尔盆地的气候响应

The early Toarcian Oceanic Anoxic Event (T-OAE) represents a time of severe global environment change that is associated with large scale peturbations to the global carbon cycle, global warming, marine chemistry change and a major extinction of marine organisms. The destruction of the T-OAE on marine ecosystems has been clear. However, its effects on continental ecosystems remains unclear. Compared with the upper and lower coal-bearing strata, Toarcian strata in the Central Asia are characterized by shallow lake deposits with red or variegated layers and dominated by plant fossil groups like hot and dry climate environment. These lithofacies and plant group change may be related with the T-OAE, but it is still lack of detailed evidences. Continuous Lower to Middle Jurassic strata are well exposed in the Haojiagou section in the south margin of the Junggar Basin, and Sangonghe Formation is equal with Toarcian. This project will make high-resolution measurements on the Haojiagou section, and then carry out high-precision radio isotope dating, and high-resolution carbon isotope, climate proxies of sedimentology and biological assembly evolution analysis. Based on these analysis, a chronostratigraphic correlation will be built between the Sangonghe Formation and the marine strata, and climate signals recorded in the Sangonghe Formation can also be identified. Finally, climate response to the T-OAE in the Junggar basin even in the Central Asia inland area can be concluded.

托阿尔期早期大洋缺氧事件代表了一次全球性的环境突变事件，伴随着全球碳库扰乱和气温升高、海水化学性质改变和海洋生物集群灭绝。这一事件对海洋生态系统的破坏已较清晰，但对陆地生态系统的影响程度仍所知甚少。与其上、下含煤地层相比，中亚内陆大部分盆地的托阿尔阶出现聚煤作用的明显中断，由一套含红层的滨浅湖相沉积物组成，并且喜热耐旱型植物群分子占优势地位。这一岩相和植物群组合的变化可能与托阿尔期大洋缺氧事件相关，但缺乏更加精细可靠的证据。准噶尔盆地南缘郝家沟剖面出露沉积连续的中-下侏罗统地层，其中三工河组对应托阿尔阶。本课题将对此剖面进行高分辨率的地层测量，综合高精度的放射性同位素定年、碳同位素分析、沉积气候替代性指标和生物组合演化特征，首先建立一个可与海相地层进行对比的三工河组地层年代格架，然后识别出三工河组记录的气候变化规律，进而探讨托阿尔期大洋缺氧事件期间准噶尔盆地乃至整个中亚内陆地区的气候响应。

托阿尔期早期大洋缺氧事件（～182Ma）代表了一次全球性的环境突变事件，伴随着全球碳库扰乱和气温升高、海水化学性质改变和海洋生物集群灭绝。这一事件对海洋生态系统的破坏已较清晰，但对陆地生态系统的影响程度仍所知甚少。早侏罗世，准噶尔盆地位于大陆高纬度地区，其南缘郝家沟剖面出露了世界上独一无二的连续沉积的早侏罗世湖相地层，这为我们研究托阿尔期大洋缺氧事件对高纬度陆地气候和生物的影响提供了得天独厚的条件。本项目对郝家沟剖面下侏罗统上部的三工河组进行了高分辨率（平均分辨率30厘米/样）的地层测量及岩石和生物化石样品采集，得到的主要研究成果如下：1）首次在郝家沟剖面乃至准噶尔盆地发现了早侏罗世火山灰层，该火山灰层位于三工河组的底部，锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为189Ma，明确的指示了三工河组沉积于早侏罗世晚期；2）详细分析了三工河组沉积微相，在此基础上恢复了其相对古湖水深变化曲线，建立了一条5.5Myr的“浮动”天文年代标尺，结合三工河组底部的绝对年龄，确定了托阿尔期早期大洋缺氧事件的发生层位位于三工河组的中上部；3）建立了三工河组高分辨率（平均分辨率为2.8米/样）的有机碳同位素地层，总体上有机碳同位素的变化受湖平面变化的控制，但是三工河组上部出现明显的与湖平面变化负耦合的碳同位素负偏，该负偏模式与托阿尔期大洋缺氧事件造成的碳同位素负偏特征相似，验证了托阿尔期大洋缺氧事件全球同步的碳库扰乱；4）托阿尔期早期大洋缺氧事件之前，三工河组无煤层沉积，且频繁出现红层、泥裂和钙质结核等暴露沉积构造，且植物和孢粉以耐热和耐旱的分子为主，而事件之后三工河组以含煤层的河湖相沉积为主，这可能与托阿尔期大洋缺氧事件期间高纬度陆地地区加强的水循环有关。未来，本项目将继续完成高精度的锆石CA-ID-TIMS定年，并将“浮动”天文年代标尺锚定在该绝对年龄之上，从而精确的锁定托阿尔期大洋缺氧事件的层位，以便深入探讨该事件对大陆高纬地区气候和生物的影响。