古新世-始新世极热事件（PETM）的生态效应研究——以陆相高分辨率介形虫记录为例

The PETM, ~56 Ma, is an extreme global warming event induced by abrupt injection of gigatons of isotopically light carbon into exogenic carbon reservoir (ocean + atmosphere + biomass). Because of the comparable amount of carbon released, the PETM has been considered the best geological analogue to modern anthropogenic global warming, especially for evaluating ecological effects. High-resolution carbon isotope record showed that the PETM has been well documented in a marl section from Nanyang Basin, however, the relevant ecological response is not well constrained yet, partly due to lack of independent time scale. The latest high-precision superconducting magnetometer housed at IGGCAS makes remanent magnetic measurement in carbonate possible. The project first seek to establish the magnetostratigraphy for the strata covering the PETM, and then to constrain its duration under the cyclostratigraphical framework of the marl deposits. Within the improved chronology, we construct the ostracoda assemblages and Simpson’s Diversity Index sequences in order to evaluate the environmental and ecological effects of the PETM and their implications for future global change.

古新世－始新世极热事件（PETM）是发生在距今~56.0 Ma的一次快速全球变暖事件,是由数万亿吨轻碳快速注入海洋-大气-生物圈所致。事件中的碳释放总量与工业革命至21世纪末人类碳排放总量可对比，因此PETM事件的环境-生态效应将为预测未来全球变化的环境-生态效应提供重要参考。前期的高分辨率碳同位素研究表明，南阳剖面泥灰岩地层完整记录了PETM事件，但由于缺少古地磁时标，相应的高分辨率环境-生态效应研究尚未开展。因此，本项目拟使用最新的高精度超导磁力仪（能够测量泥灰岩的特征剩磁）对南阳剖面整套湖相地层开展磁性地层学研究，确立其古地磁时标；同时，结合地层旋回，对沉积物色度序列进行周期分析和天文调谐，确定PETM事件总体持续时间和各发展阶段的年龄控制点；然后，建立高分辨率的介形虫化石时间序列，并以其种属组合和多样性变化为例，探讨PETM事件各个阶段的环境-生态效应及其对未来全球变化的启示。

全球气候从古新世/始新世界限(~56 Ma)到早始新世（52 Ma）持续增温的背景下，地球表生系统发生了一系列极热事件，包括PETM（古新世/始新世极热事件）、ETM2/H1、H2、I1和I2，是由数千亿至数万亿吨轻碳快速注入海洋-大气-生物圈所致。这些事件中的碳释放量与工业革命至21世纪末人类碳排放总量可对比，因此这一时期的环境变化研究将为预测未来全球变化提供重要参考。.本课题组前期对南阳盆地泥灰岩地层的高分辨率碳同位素研究表明，这套地层完整记录了PETM事件，其上覆连续沉积地层累计真厚度超过1000 m，极有可能保存了从56 Ma到52 Ma这段时期的历次极热事件。但南阳盆地泥灰岩地层一直欠缺古地磁年龄标尺，极大制约了高分辨率环境变化研究进展。.本研究基于课题组前期的高分辨率碳同位素地层学工作，在南阳盆地展开了一系列磁性地层学研究，以建立这套地层的古地磁年龄标尺。.挑选各个层段的代表性样品，利用等温剩磁获得曲线和反向场退磁曲线、磁滞回线、磁化率-温度曲线和三轴等温剩磁等多种岩石磁学方法，确定了样品中主要的载磁矿物主要为赤铁矿。.然后，在详细的岩石磁学研究的基础上，对所有样品进行了系统热退磁，特别是对天然剩磁<2.0*10-6 emu的样品，要综合利用PGL自制热退磁炉和2G-RAPID超导磁力仪进行逐步热退磁，才能有效获得这些弱磁性样品的特征剩磁；对退磁结果进行拟合，然后进行倒转检验和褶皱展开检验并通过检验，并建立古地磁极性柱，以哺乳动物化石层位和同位素地层检出的PETM为约束，确定剖面年代区间为65.7到41.2 Ma。.本研究的亮点是首次在过去难以建立古地磁年龄标尺的泥灰岩为主的地层中，建立了长尺度的古地磁年龄标尺，不但为南阳盆地PETM记录高精度年龄模式奠定了基础，为研究区内生物地层提供了准确的年代制约。