松辽盆地晚白垩世四方台组-明水组古土壤记录与古气候变化

Research on Cretaceous greenhouse climate change is important for understanding Earth surface system evolution in deep-time and modern climate change. Cretaceous terrestrial sedimentary records are widely distributed in East Asia, which provide valuable materials for paleoclimate research. This project will take advantage of the nearly continuous SK-1 cores and outcrops in the Songliao Basin to study the sedimentary, elemental geochemical and stable isotopic features of the Late Cretaceous paleosols in the Sifangtai-Mingshui Formations. We will extract paleo-temperature and paleo-precipitation information from the paleosol records to reconstruct terrestrial paleoclimate changes in the Songliao Basin, and decipher the characteristics and mechanisms of greenhouse climate changes on land over East Asia during the latest Cretaceous.

研究白垩纪温室气候变化对于了解“深时”地球表层系统演化和认识当前气候变化都有重要意义，东亚地区广泛发育白垩纪陆相沉积记录，为研究这一时期古气候提供了良好素材。本项目利用松辽盆地周边露头及“松科1井”连续岩心材料，拟开展时代属于晚白垩世晚期的四方台组-明水组古土壤沉积学、元素地球化学、稳定同位素地球化学研究，提取古温度、古降水量等定量古气候指标，重建晚白垩世晚期松辽盆地陆地古气候变化，探讨晚白垩世晚期温室气候在东亚地区陆地的表现特征及其机制。

晚白垩世晚期（Campanian晚期至Maastrichtian期）至古近纪初是地球历史上一段温室气候时期，期间发生了多次气候波动以及重大地质和生物演化事件。松辽盆地四方台组-明水组保留了这一时期的陆相地质记录，特别是松辽盆地大陆科学钻探松科1井获得了连续完整的岩心，为研究晚白垩世晚期至古近纪初地球陆地气候变化提供了绝佳素材。本项目通过对松科1井四方台组-明水组岩心开展详细的沉积相分析、古土壤沉积特征分析、粘土矿物学分析、地球化学分析，提取沉积相组合、古土壤类型组合、粘土矿物组合与结晶度、古土壤钙质结核碳氧同位素等指标作为定性古气候指标，应用粘土矿物氢氧同位素、碳酸盐团簇同位素作为定量古温度指标，应用Bk层深度、CIA-K等指标作为定量古降水指标，建立晚白垩世晚期松辽盆地古气候变化记录，发现多次百万年尺度上的气候变化事件。72.5-69.5Ma全球发生了一次明显的降温事件，松辽盆地记录显示降温、变干，同时物理风化作用加强；69.5-68.5Ma由于火山作用导致全球气候变暖，松辽盆地变暖、变湿、化学风化作用加强；68.5-66.5Ma期间全球气候变冷，松辽盆地变冷变干；66.3-66.15Ma德干大火成岩省喷发导致全球升温，松辽盆地明显变暖变湿。从气候变化的机制上看，大气二氧化碳含量增高时，温室效应增强，海洋和陆地温度升高，陆地温度升高会导致北半球夏季陆地形成热的低气压团，促进太平洋气流入侵内陆而增加降雨，使气候变湿润。本项目的研究成果具有理论创新性，从整个地球气候系统的角度解释晚白垩世晚期松辽盆地陆地气候变化的规律，对于深入了解“深时”地质历史时期地球气候演化具有借鉴意义，同时对于当前全球气候变暖的未来趋势预测也具有一定的参考价值。