柴达木盆地北缘中-晚侏罗世沉积演化对古气候变迁的响应

At the Middle-Late Jurassic transition, a remarkable variation taken place in continental sedimentary basins of Northern China, included Qaidam Basin. The color of those deposition change from black to red on wide range, along with the lake-swamp facies strata transform into typical “temperature-rising and humidity-falling event” red clastic sediments rapidly. Under the contemporary sea surface temperatures sharply cooling background in Northern Hemisphere, this extraordinary change appears more significant. The palaeoclimate variation mechanism and the sedimentary-climate response relationship on this “black→red transition” was barely discussed. In this research, via the coupling relationship between climate change and environment- sedimentary response, we investigate the detailed records of Dameigou Jurassic outcrop and continuous drilling core section in northern Qaidam Basin. Based on systematical sedimentology, micropaleontology and multiple geochemistry, we focus on the depositional records response characteristics and patterns. On those foundation, we proceed the comparative study in both regional and global scale, and aimed the laws of palaeoclimate and palaeoenvironment succession in Mid-Late Jurassic.

中-晚侏罗世之交，包括柴达木在内的中国北方陆相沉积盆地呈现出广泛地“黑→红”转换，即由暗色泥岩夹煤系地层为主的河湖-沼泽相沉积，快速演变为植物化石稀少的“干热化事件”红色碎屑岩沉积，这在同期北半球古海洋剧烈降温的背景下显得尤为特殊。本研究针对前人鲜有研究“黑→红”转换的古气候变化驱动机制和沉积-气候响应关系的现状，以柴北缘大煤沟侏罗系露头和连续钻井取芯剖面为研究对象，以气候变化-环境和沉积响应的耦合关系为切入点，通过系统沉积学、微体古生物学和多元地球化学等多学科交叉技术方法与手段，聚焦古气候变迁的沉积记录响应特征和样式，探索柴达木盆地中-晚侏罗世古气候-环境耦合演替规律以及区域或全球对比。

长时间尺度的连续沉积序列是一系列古气候因子的物质载体，也一直是全球侏罗纪古气候重建和海陆演化过程对比研究的重要资料。作为我国西北地区典型的中生代陆相沉积盆地，地处青藏高原北缘的柴达木盆地发育巨厚侏罗系地层，记录了区域乃至全球性气候-环境-生物耦合演替过程，是开展陆相侏罗纪气候-环境研究的理想场所。.本研究以柴达木盆地北缘大煤沟和旺尕秀剖面侏罗系地层为对象，综合利用沉积学、地球化学和微体古生物学方法，开展气候-沉积响应过程、多元环境指标以及古植被演替历史研究，多角度反演了研究区侏罗纪古气候和古环境特征。.根据大煤沟剖面气候敏感型沉积物、全岩地球化学指标和孢粉组合垂向上的变化，可将柴北缘侏罗纪古气候演变划分为4个主要阶段：①早侏罗世早、中期。以沉积暗色泥岩夹煤层伴生菱铁矿为特征，蕨类植物繁盛，CIA等指数出现高值，δ13Corg曲线负偏移，反映温暖潮湿的气候特征。②早侏罗世晚期。红层沉积中出现Classopollis高含量带，化学风化作用减弱，与温、湿曲线共同指示了一次区域性干热事件。③中侏罗世早、中期。巨厚煤层、水生-中生植物爆发和强烈化学风化作用均表明该时期处于温暖、潮湿的气候条件。④中侏罗世晚期至晚侏罗世。碳酸盐岩和Classopollis高含量带的出现表明该时期发生了一次重大古气候转折事件。温、湿曲线显示炎热、干旱程度不断加剧，大套红层内三价铁(Fe3+)和钙质含量呈单调上升，化学风化急剧减弱，标志柴北缘进入干旱/半干旱环境。.旺尕秀剖面完整记录了中侏罗世晚期气候“干热化”的全过程。大煤沟组顶部发育的碳酸盐岩是古湖盆在半封闭环境下从淡水向咸水演变过程的产物，是对降雨减少、蒸发量增大环境的沉积响应，记录了中侏罗世晚期气候转折事件的开启。上侏罗统红水沟组上覆地层中识别出的巨厚风成砂岩，是盆地内首次发现的中生代风成沉积记录，表明侏罗纪末期盆地沙漠环境的出现，干热气候达到极值。