江汉盆地深钻记录的古新世/始新世极热事件（PETM）及其古气候演化和化学风化过程

The Paleocene-Eocene Thermal maximum (PETM; ca.55.93 Ma) was a geologically rapid and transient warming event that occurred near the P/E boundary, which was associated with injection of large amounts of carbon into the atmosphere-ocean system. The study of PETM will provide an important scientific basis for predicting the warming effect, environmental effect and ecological effect under the background of global warming. However, the precipitation patterns associated with the warming and the fate of excess isotopic-depleted carbon are two remaining outstanding questions concerning the PETM. The main reason is that continental PETM records are relatively lacking in subtropical to mid-latitude regions. The SKD1 borehole drilled in the Jianghan Basin provides valuable materials for studying the PETM. This project intends to take high-resolution continuous sediments from SKD1 borehole as the research object. A high-resolution PETM record of carbonate isotopes will be established firstly, and then the Jianghan Basin paleoclimate during the PETM will be reconstructed based on carbonate mineral composition and element ratios (Mg/Ca and Sr/Ca) and clay mineral composition. On the premise of distinguishing the source effects, chemical alteration index (CIA) and clay mineral combination (ratios) will be used to trace the chemical weathering process in the watershed, so as to provide a basis for further discussion of precipitation patterns and the consumption mechanism of "excess" carbon in the atmosphere during the PETM.

古新世-始新世极热事件（PETM, ca.55.93 Ma）是发生于古新世与始新世（P/E）界线附近的一次历时短暂、因巨量二氧化碳注入海气系统而导致的快速增温事件，被国际学术界视作预估未来全球变暖背景下可能发生的增温效应、环境效应和生态效应的重要依据。然而PETM期间的降水模式以及大气中“多余”碳的被消耗机制仍然不明确，其中主要原因是亚热带至中纬度地区的PETM陆相记录相对缺乏。江汉盆地SKD1钻孔岩芯为研究PETM提供了宝贵材料。本项目拟以SKD1钻孔高分辨率连续沉积物为研究对象，在建立高分辨率PETM碳酸盐碳氧同位素记录的基础上，通过碳酸盐矿物组成及其元素比值（Mg/Ca和Sr/Ca）以及粘土矿物组成重建PETM期间江汉盆地的古气候，并在区分物源影响的前提下，通过化学蚀变指数（CIA）与粘土矿物组合（比值）来示踪流域化学风化过程，为进一步探讨PETM期间的降水模式以及大气中“多余”碳的被消耗机制提供依据。

古新世-始新世极热事件（PETM, ~56 Ma）是发生古新世与始新世（P/E）界线附近的一次历时短暂、因巨量CO2注入海气系统而导致的快速增温事件，被国际学术界视作预估未来全球变暖背景下可能发生的增温效应、环境效应和生态效应的重要依据。然而PETM期间的降水模式以及大气中“多余”碳的被消耗机制仍然没有一致结论。江汉盆地SKD1钻孔岩心为研究PETM事件提供了宝贵材料。本项目以SKD1钻孔高分辨率连续沉积物为研究对象，通过开展全岩碳酸盐碳氧同位素、<2μm粘粒级组分的常量和微量元素以及粘土矿物分析，建立了高分辨率PETM碳酸盐碳同位素记录，并重建了PETM事件附近江汉盆地的古气候演化及流域的化学风化演化历史。研究结果如下：（1）通过薄片分析和扫描电镜分析表明，SKD1孔岩芯中的碳酸盐主要为湖泊自生成因且成岩作用影响很小；（2）通过粘土矿物多型分析和粘土矿物之间的相关性分析表明岩芯中的伊蒙混层、绿蒙混层、伊利石和绿泥石主要是碎屑成因，是源区母岩在一定气候条件下经一系列化学风化过程而形成，并且在埋藏后受到的成岩作用影响较小；（3）碳酸盐碳同位素完整记录了PETM事件，并与全球记录可以很好地对比；（4）碳酸盐氧同位素和蒸发岩矿物组成指示了PETM 期间江汉盆地降水量显著增加、气候变湿，PETM 之后气候再次变干；（5）粘粒级组分的微量元素比值结果表明物源对1275~1390 m地层影响较小，粘土矿物组合及其化学组成受主要反映了流域化学风化过程；（6）表征流域化学风化强度的化学蚀变指数（CIA）以及粘土矿物组合（比值），显示江汉盆地在PETM期间化学风化有所减弱，与PETM期间相对湿热的气候条件不符，表明PETM期间全球升温导致的降水增加，增强了流域物理风化强度，过快的地表侵蚀导致硅酸盐化学风化减弱，间接指示硅酸盐化学风化可能不是大气中多余CO2的消耗的主要机制。