王永达等
早二叠世至中二叠世,地球经历了距今最近的一次由冰室期到温室期的转变。在此期间,大气CO2浓度由 200 ppmv增加至 800 ppmv,海水增温近10 ,南半球的大规模冰川逐渐消融,低纬热带雨林大幅萎缩,海洋生物多次小规模灭绝。大多数研究认为,该时期全球增温与大规模火山活动导致的大气CO2浓度增加有关。但是,CO2主要来自俯冲带火山还是大火成岩省一直是争论的热点。现有的研究主要集中在海相沉积,缺乏长尺度陆地环境记录,亟待深入研究该时期全球变暖的原因及其对陆地环境的影响。
中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境院重点实验室博士研究生王永达在导师杨石岭研究员指导下,以华北鄂尔多斯盆地东北缘的一套早–中二叠世河湖相地层(下石盒子和上石盒子组)为主要材料(图1),开展了系统的年代学及环境指标分析,探讨了该时期华北板块的气候环境演化历史及其机理。
图1 研究区地质概况图。(A)早–中二叠世古地理图;(B)华北板块构造简图;(C)研究区卫星图;(D)研究剖面地层柱状图;(E–G)研究剖面照片
依据剖面中部两层凝灰质泥岩的锆石U-Pb年龄(276.0 3.8 Ma和287.0 3.0 Ma)和古地磁极性序列,结合前人报道的下石盒子组火山灰锆石U-Pb年龄,将剖面地层年代范围限定在 295–266 Ma,即早二叠世阿瑟尔期(Asselian)至中二叠世沃德期(Wordian;图2)。
图2 剖面地层年代框架。(A)锆石U-Pb年龄(红色箭头指示本研究年龄,剖面底界年龄引自Wu et al. (2021));(B)磁倾角;(C)磁偏角;(D)虚地磁极纬度;(E)剖面古地磁极性序列;(F)二叠纪古地磁极性年表(PPTS);(G)沉积速率
地化指标分析结果显示,从295 Ma至266 Ma,随着全球增温,化学蚀变指数(CIA)值逐渐降低,揭示了华北板块长期的干旱化过程;有机碳同位素值(δ13Corg)也相应大幅度减小,暗示大气CO2浓度持续增加,与火山活动及相关过程密切相关(图3)。记录对比显示:1) 295–280 Ma及 270–266 Ma期间CIA及δ13Corg值大幅减小,对应于这两个时期强烈的大火成岩省活动;2) 280–270 Ma期间,δ13Corg及CIA值小幅减小,对应于弱的大火成岩省活动。相比较而言,泛大陆周缘的俯冲带火山活动则贯穿整个早–中二叠世。以上结果表明,大火成岩省释放大量CO2等温室气体,导致全球变暖及南半球冰消,进而引发了华北板块的干旱化。
图3 早–中二叠世研究区环境变化及与全球性事件对比。(A)剖面古地磁极性序列;(B)有机碳同位素组成(δ13Corg);(C)化学蚀变指数(CIA);(D)中值粒径(Md);(E)总有机碳含量(TOC);(F)大气CO2浓度;(G)海水温度;(H)冰川分布和持续时长;(I)冰川沉积数量;(J)俯冲带岩浆活动;(K)大火成岩省(LIP);(L)二叠纪古地磁极性年表(PPTS)
全球变暖通过改变大气环流的位置显著影响地球水文气候。热带辐合带(ITCZ)作为地球上最大的雨带,在不同时间尺度上均随全球增温向更温暖的半球移动,从而导致低纬地区的降雨量显著变化。早二叠世至中二叠世,随着全球变暖,南半球冰川的北界由 30 S退缩至极圈之内,导致ITCZ向南移动,使得低纬华北板块(10–20 N)逐渐变干。
研究成果近期发表于国际学术期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology(王永达, 杨石岭*, 张师豪, 黄晓芳, 孙敏敏, 丁仲礼. Early–middle Permian drying in the North China Block induced by large igneous provinces. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2022, 592: 110922. DOI: 10.1016/j.palaeo.2022.110922)。研究受基金委杰出青年基金项目(41725010)、中科院先导项目(XDB26000000和XDB31000000)、中科院地质与地球物理研究所重点部署项目(IGGCAS-201905)共同资助。
美编:陈菲菲
校对:万鹏
与地面失联?天问一号进入日凌阶段来源烟台日报大小新闻9月下旬开始,地球火星逐渐运行至太阳的两侧且三者近乎处于一条直线上,太阳电磁辐射干扰逐渐增强,器地通信受到干扰,出现不稳定甚至中断,这种现象称作日凌。日凌期间探
我国自主水下机器人首次完成北极海底科考来源人民日报我国自主水下机器人首次完成北极海底科考记者从中国科学院获悉,近日,由该院沈阳自动化研究所主持研制的探索4500自主水下机器人在我国第12次北极科考中,成功完成北极高纬度
50亿年后,太阳开始熄灭,地球上不再适合生命居住,人类怎么办?综述困扰人类的两大终极问题,第一是从何处来,第二就是到何处去。人类的起源有物种演化的学说作为广受认同的解释,但是关于人的归宿,却始终没有答案,这也是人最终极的困境虚无主义的来源,为
毅力号新照带来更多显示Jezero环形山曾多水的直接证据据外媒报道,由于Jezero环形山的卫星图像显示它曾经是一个古老的湖,所以它最终被选为了毅力号探测器的着陆点。NASA的科学家们现在发现了这个点过去多水的更多直接证据,据悉,探测器
太2了!见过这些成双成对的天体,没准明天就脱单2022年2月22日,正月二十二,周二,9个2。史上2最多,爱最多的一天,是天机还是巧合?如果抬头仰望星空,你能看到很2的天体景观吗?在这个非常特殊的日子,现代快报记者带你一起领略
查理史什么是空间?维度?宇宙有多大?宇宙地址?(宇宙四)每当夜幕降临,我们仰望星空时,时常会感叹,宇宙的浩瀚无穷。那么,浩瀚无穷的宇宙到底有多大呢?有边界吗?是球形的还是正方形的?还是椭圆形的?这就要提到空间的概念,什么是空间?我将从5
明天222222用一个加法公式解释我们的生活正在发生什么G1太阳风暴宇宙射线疲惫的N次方这个坡度这两天正在陡增,一直朝着这个有些独特的日期冲进去,那就是以2这个数字为组件的2月22日的222222
书海灯塔夜空中的璀璨宝石天问一号任务火星车祝融号于2020年7月23日发射升空。2021年5月17日,祝融号火星车首次通过环绕器传回遥测数据。6月11日,天问一号探测器着陆火星首批科学影像图公布。随着航天
什么是全息宇宙论我们生存在三维世界能够真实的感受到周围的一切,但是这真的是真实的吗?如果站在证明了我们生活在二维平面上我们的世界是一个巨大的全息投影,我们会不会崩溃并且怀疑一切。1982年在巴黎大
塔克拉玛干沙漠地下水有228万亿立方米,为什么不开采?随着科学技术的不断发展,科学家已经用先进的科学技术完成对各大地区的探测,其中包括沙漠地下水资源。尽管部分沙漠的地下水资源十分丰富,但我们很少沙漠地下水被开采出来,例如我国新疆塔克拉
神奇的北极光,耀眼夺目,绚丽多彩北极光出现于星球的高磁纬地区上空,是一种绚丽多彩的发光现象。而地球的极光,由来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流(太阳风)使高层大气分子或原子激发(或电离)而产生。极光不只在地球上出