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中国东部PETM事件记录及风化响应取得新进展


    按照课题任务书的要求,第四课题在已获得南阳盆地泥灰岩沉积的无机和有机碳同位素数据基础上,主要对南阳盆地PE剖面古地磁样品进行采集和分析,以及重建PETM时期中国内陆区降雨格局和风化响应,初步得到以下阶段性成果和认识:

1、初步构建了南阳盆地PE剖面古近系磁性地层序列

    针对本年度计划研究内容,课题组于年初对南阳盆地PE剖面古近系地层进行系统性的古地磁样品采集,并在室内进行测试分析,获得该剖面初步年代框架(图1)。剖面底界年龄~66Ma,顶界年龄~42Ma,持续了约24Ma。这一年代框架的构建为日后近一步研究青藏高原远程效应奠定基础。

图1 南阳盆地PE剖面磁性地层框架

 

2、PETM时期华中地区降雨格局

    PETM时期全球快速增温对水循环的影响是学术界研究的热点之一。在前期研究工作的基础上,本年度系统分析了碳酸盐矿物及粘土矿物组成,以及碳酸盐Mg、Ca和Sr元素含量(图2)。在PETM事件发生前后,矿物组成及元素比值(Mg/Ca,Sr/Ca)发生了显著变化。事件发生前,地层中存在大量白云石,Mg/Ca和Sr/Ca比值较高,且干湿气候指标值(高岭石/蒙脱石)较低,表明该时期是一个相对较干的气候环境(图2和图3)。PETM事件发生期间,地层中白云石完全消失,Mg/Ca和Sr/Ca比值显著降低,高岭石/蒙脱石记录了一个缓慢增加的趋势,均表明该时期湿度显著增加,暗示华中地区降雨量整体增强。

图2 PETM时期碳酸盐矿物及元素比值

 

3、PETM时期大陆风化记录

    在前期针对PETM事件研究的基础上,为了避免粒度效应对风化指数(CIA)的影响,基于Stock原理,提取出小于20μm的颗粒进行主量元素分析,结合粘土矿物结果,初步建立了该时期大陆风化记录(图3)。在PETM时期,响应于温度和降雨的显著增加,CIA值明显增加,同时该时期高龄石开始出现,表明硅酸盐化学风化明显增强。由此可见,PETM时期快速增温和降雨量的增加在一定程度上导致大陆风化明显增强,固定了大气中“多余”的轻碳。

图3 PETM时期气候及风化记录

 

文·图/:杨石岭陈祚伶 董欣欣

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