摘要:本文简要介绍了Gaia理论的提出背景、科学内涵,及其最初验证模型———雏菊世界。Gaia理论将地球与生物当作一个可以自我调节的整体,强调生物圈对全球环境的调节作用。在此基础上,文章着重分析Gaia理论在全球变化、地质事件、生物进化研究中的应用,指出在进行地球系统科学研究过程中,应以Gaia理论为指导,不能把生物仅仅作为环境的附属产品,而片面强调环境对生物进化的制约。同时也要认清生物在自身进化的同时,也积极地调节着全球环境,使之更有利于生物进化。生物圈是地球具有生命的直观体现,同时也是联系地球各圈层的关键环节。正确认识生物圈对于全球环境演化的调节作用,不仅帮助我们认识地球系统的全貌,更可以推动地学研究深入发展,对全面研究全球变化有积极意义。Gaia理论正处于发展期,理论需要进一步发展与完善,在实际应用中,应该对现有的学科进行更为广泛的综合。我国地学工作者应该抓住这一科学方向,为地球系统科学理论做出应有的贡献。

摘要:获取全球环境与气候变化记录是世界科学钻探发展的必然趋势.白垩纪作为地质历史时期"温室气候"的典型范例时期,提供了温室气候条件下地球气候系统运作和变化的良好档案.但是目前国际上针对白垩纪地层的科学钻探主要限于海相地层,对陆相白垩系的科学钻探尚属空白.在我国松辽盆地北部新近完成的中国白垩纪大陆科学钻探工程——松科1井项目有望在此方面取得重要的突破.该项目经过一年多的努力,钻探工程已经全都结束,总计获取岩心长2485.89 m,收获率达96.46%,是目前为止所获取的国际上第一条最长而且连续的白垩系陆相沉积记录.针对岩心的全面研究工作正在开展并已取得初步成果.相关研究工作进展突出表现在通过厘米级样品的取样与分析,将传统地质学百万年的时间分辨率提高到万年尺度,预计其研究结果可为解决当今的全球变暖问题提供重要的参照.利用松科1井科学钻探工程的原始科学资料和研究成果,对岩心已经和在建的包括岩石地层、古生物、沉积相、古地磁、有机地化、旋回地层、地微生物等十大剖面系列,进行科学钻探成果的集成.初步研究在沉积学和有机地球化学、旋回地层学、松辽古湖泊温度变化、地微生物和古大气中CO2浓度定量重建方面已取得重要进展."松科1井"全部岩心剖切后,38%将馆藏保存,其余将用于现阶段研究,并向全世界科学家开放.后续工程"松科2井"也已经被列入国际大陆钻探计划(ICDP)候选项目.

摘要:白垩纪古海洋中分别在.Aptian-Albian、Cenomanian-Turonian和Coniacian-Santonian期间发生多次大洋缺氧事件(Oceanic Anoxic Events,OAEs),分别被称为OAE1、OAE2和OAE3,而OAE1又可以划分为OAE1a,1b,1c和1d四次,其中OAE1a和OAE2达到全球规模.白垩纪大洋缺氧事件一般对应海相碳酸盐岩的碳同位素正偏、海洋生物的快速更替和富有机质黑色页岩的大规模分布,指示了大范围的古环境、古气候变化.虽然历次大洋缺氧事件在成因上具有一定的差异,但是一般认为其与白垩纪时期海底大规模火成岩省的活动有关.大规模火成岩省活动将带来大气-海洋系统中CO2的上升,地表风化和水循环的加速,从而造成海洋中营养元素的过剩输入,引发海洋生产力的升高,诱发海洋中缺氧条件的发生.大洋缺氧条件下,由于碳-氧-硫-磷等元素之间的耦合循环关系,在大洋缺氧和海洋生产力之间形成快速的正反馈关系,有可能是白垩纪大洋缺氧事件得以达到全球规模的促进因素(如OAE1a和OAE2).不同时期的大洋缺氧事件对白垩纪大气-海洋系统的发展具有不同的意义:OAE1a标志着白垩纪中期极端温室气候的开始,OAE2前后是温室气候的高潮时期,而OAE3的发生则伴随白垩纪温室气候的减弱.由于历次大洋缺氧事件产生的大规模有机碳的埋藏,对大气-海洋系统产生了深刻的影响,其主要作用是导致大气海洋系统中CO2下降、O2上升,以及伴随而来的全球变冷和海洋氧化能力的增强.虽已历经30多年的研究,白垩纪大洋缺氧事件的前因和后果还未完全阐明,后续研究中将继续对重点的缺氧事件如OAE1(a,b,c,d)、OAE2和OAE3,开展多学科的研究,获取缺氧事件发生期间的古大气CO2浓度、海水温度、营养状况、生物种类及其海平面变化等方面的信息.大洋缺氧事件的陆相响应方面的研究也已经陆续开展,我国科学家可望在这方面有所作为.

摘要:对我国业已发现的白垩纪大洋缺氧事件进行了对比研究.结果显示,我国河北滦平盆地高等植物叶腊碳同位素正偏,是weissert缺氧事件的陆地响应,weissert缺氧事件可能是全球性缺氧事件,而不是区域性的缺氧事件.叶腊烷烃单分子碳同位素正偏有两种不同的机制:早白垩世分子碳同位素正偏主要反映的是大气CO2水平增加;晚白垩世分子碳同位素正偏主要反映的是陆地植物类型的变化.

摘要:现代大洋红色粘土形成于沉积速率和生产力都极低、相对氧化的深海环境(CCD界面之下),在元素地球化学上有以下特征;①主量元素中Fe主要为陆源输入,低度富集,但Fe3 /∑Fe值很高,主要以Fe3 为主;Mn主要以MnO2自生沉积,高度富集;Ca强烈亏损;②微量元素Co、Cr、Cu、Ni、V、Zn在红色粘土中基本为低度富集,个别富集程度异常高者,可能受到热液的影响;③红色粘土中Ce出现强烈的正异常,这是沉积速率极低的相对氧化条件下,Fe-Mn氧化物\氢氧化物吸附沉积所致;④红色粘土中有机碳含量极低,而且反映生产力状况的Si、P、Ba均表现为亏损一低富集,反映了极低的生产力.极低的沉积速率和生产力很可能在红色粘土的形成过程中起主导作用.白垩纪大洋红层元素地球化学特征与现代大洋红色粘土有很大的相似性,Fe主要以Fe3 为主,Mn富集;Co、Cr、Cu、V、Zn亏损一低度富集;有机碳含量极低,Si、P、Ba亏损一低度富集,但细节上两者又存在一些不同:大洋红层中Ca出现高富集,反映其沉积在CCD界面之上或附近;大洋红层中Mn主要为MnCO3,这是CCD界面附近或之上,MnO2随埋藏加深被还原所形成;Ce在红层中出现强烈负异常,说明底层水中Ce亏损,暗示了Ce亏损的氧化洋流.由于白垩纪大洋红层的沉积速率普遍高于现代大洋红色粘土,其形成主要受氧化的底层洋流控制.这种富氧洋流很可能是C/T缺氧事件后大气CO2降低、氧含量增加、全球变冷,使得海水溶解氧浓度相应增加所形成.

摘要:松科1井是中国大陆第一口以白垩系地层为主的全取心科学探井,由松科1井南孔和松科1井北孔两个钻孔组成.在松科1井南孔岩心精细描述的过程中发现嫩江组地层中发育层状白云岩和椭球状白云岩,共62层.白云岩结核垂向截面的透镜形状、结核内部上凸下凹两端收敛的层理特点以及在显微镜下观察到的白云石的雾心亮边结构和泥灰岩被局部交代产生的"豹斑状"白云石聚集均显示嫩江组白云岩是湖相泥灰岩在准同生期被交代的产物.白云岩的形成机制是在晚白垩世松辽盆地海侵背景下Mg2 在准同生期交代由浊积事件、介形虫灭绝事件所带来的泥灰岩沉积而成.

摘要:松科1井南孔钻探是973项目"白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化"的重要组成部分,是中国大陆第一口以白垩系地层为主的全取心科学探井。松科1井南孔取心段是从嫩二段底部-泉三段顶部,根据颜色、岩性岩相将此套地层划分成862个米级旋回。米级旋回可以识别出正粒序旋回、反粒序旋回和非粒序旋回3种类型,其中正粒序旋回包括6种亚类型,反粒序旋回包括7种亚类型,非粒序旋回包括3种亚类型。根据Fischer图解分析将米级旋回归并为更高级的2个级别旋回,分别是5级旋回和4级旋回。同位素年龄的旋回周期估算显示,米级旋回周期在22.9~29.8ka之间,5级旋回周期在75.0~104.7ka之间,4级旋回周期在225.0~460.0ka之间,分别与米兰科维奇岁差周期19~24ka、偏心率短周期85~140ka和偏心率长周期350~400ka存在着对应关系,说明松科1井南孔旋回地层的形成受米兰科维奇旋回的控制。松科1井沉积旋回的米兰科维奇周期的确定有助于揭示白垩纪的气候变化。

摘要:乾安地区位于松辽盆地南部中央坳陷区长岭凹陷的东北部。本区发育青三段高台子油层,顶界最浅埋深1518m,底界埋深2072m,青三段厚度平均97m,最大244m。青三段上部主要为泥岩,中、下部以粉砂岩为主和少量细砂岩、中粒砂岩和含砾砂岩,为一套湖泊三角洲相沉积。利用360口井的声波时差、自然电位、自然伽玛和视电阻率等曲线和20余口井的录井资料,识别出研究区青三段的沉积微相类型有:水下分流河道、席状砂、远砂坝、水下扇、河道间和前三角洲,总结了各微相特征,并建立了沉积微相地质—测井综合模式,完成了青三段早、中、晚期三期沉积微相平面图,分析沉积微相平面分布规律。早、中期三角洲为叶状三角洲,在此沉积时期,湖岸线相对稳定,河湖均有一定能量。物源供应较丰富,湖盆水体对河流带来的沉积物也有一定改造作用,属一般建设型三角洲。晚期三角洲体为伸长状三角洲,为典型的河控三角洲。在此沉积时期,湖盆开始较快速地水退,侵蚀基准面下降,河流搬运能力增大,物源供给充足。而湖能很弱,对河流带来的沉积物改造作用小。在不同的沉积时期,物源方向也有明显变化,说明保康沉积体系在此沉积期间物源的不稳定性。早期,物源来自南部;中期,物源来自西部;晚期,物源来自西北部。

摘要:本文对冀北—辽西地区早白垩世沉积盆地富有机质沉积岩进行了初步有机地球化学分析研究。结果显示,冀北—辽西沉积盆沉积有机质特征在时间和空间上存在很大差异,代表白垩系早期沉积的滦平盆地大北沟组有机质丰度低,这不仅显示其所代表的沉积相带不利于有机质的聚集,也反映了当时生物不够繁盛;大店子组时期沉积相带发生了变化,有机质类型随着发生了变化,丰度有所增高,但总体上显示环境条件不利于生物的发育和繁盛。到了桥头组和义县组沉积岩有机质丰度大幅升高,表明生物界非常繁盛,古气候环境有利于有机质的大量生成和堆积,总体上反映了温湿的气候条件;但同时也存在较为频繁或交替性寒冷气候波动,具体的古气候环境状态尚需进一步深入研究。

摘要:白垩纪黑色页岩至大洋红层的转变,预示着古海洋氧化还原条件及海洋-气候系统的改变。海相白垩纪黑色页岩与大洋红层在我国西藏江孜地区广泛发育,其中床得剖面已经成为海相白垩系研究的经典剖面之一,根据岩性的不同以及剖面上所表现出的风化色差异,床得剖面自底部至顶部可分为黑层段、白层段和红层段等岩性单元。本文以床得剖面为代表,分析了江孜海相白垩系黑色页岩至大洋红层样品中铁、铝含量、Fe3 /Fe2 比值的变化规律、铁的富集特征及其漫反射光谱特性。红层的铁、铝含量及Fe3 /Fe2 比值均远高于其它层位。红层中铁铝含量呈线性相关,认为红层中的铁元素主要来源于陆源输入,铁在红层中富集,是由于陆源输入的增加造成。而黑层和白层中铁铝相关系数很低,可能的解释是由于这两个层段中常见的黄铁矿化结核而导致铁的流失。漫反射光谱学实验显示黑层段和白层段下部的漫反射光谱略显435nm处针铁矿特征峰值,白层段上部反射光谱的峰值不明显,而红层样品在波长565nm处呈现赤铁矿特征峰值。因而,在红层中铁矿物主要以赤铁矿形式存在,而黑层和白层下部有针铁矿存在,在白层上部没有高价态铁矿物。床得剖面的红层段铁富集程度很高,黑层段和白层下部铁相对较为富集,而在白层上部,铁呈亏损状态。综合以上研究结果,我们认为江孜地区红层沉积时期大洋底层水为富氧状态,而黑层和白层下部可能为弱氧化状态,大洋缺氧沉积出现于白层上部。

摘要:对藏南江孜县床得剖面白垩系黑层和红层沉积岩进行的有机地球化学研究表明,黑层有机碳含量高于红层5～10倍,红层和黑层饱和烃主峰碳数分别为nC25和nC23;黑层和红层沉积有机质的母质来源都以水生植物和菌藻类等低等生物为主,陆源有机质的输入非常有限;但饱和烃的分布和主峰碳数的差异可能反映了有机母源物质在种群方面的差异,而这种差异可能主要是水体温度存在差异造成的,即红层发育时期水体温度可能高于黑层沉积时期.而在高温度条件下,水生生物和陆生植物的生长发育受到限制,造成原始有机质产率和有机质沉积保存量低可能是红层沉积岩形成的主要原因.

摘要:阿尔泰山南缘晚古生代火山岩十分发育，其中中泥盆世北塔山组为一套以中基性火山岩为主的火山－沉积岩系，并且其下部发育少见的苦橄岩和富辉橄玄岩。北塔山组富辉橄玄岩和玄武岩中存在着三种类型的单斜辉石：大斑晶辉石、小斑晶辉石和基质辉石。这三种类型的辉石在成分上有明显的差异，从大斑晶辉石—小斑晶辉石核部—小斑晶辉石边部和基质辉石，成分由富镁、钙向富铁方向演化，显示出拉斑玄武系列的特点。根据单斜辉石-熔体平衡原理计算了富辉橄玄岩和玄武岩中斑晶相辉石形成的温度和压力，前者变化范围主要集中在1345～1366℃和1.75～2.05GPa，其深度相当于58－67km，平均的地温梯度大约20～24℃/km，说明该区具有异常的热或地温梯度，这可能是导致本区斑岩铜矿形成的主要原因之一；后者的温度和压力都相对较低，分别为1129～1191℃和1.19～1.60Gpa，而相应的深度为39～53km，暗示着玄武岩是在相对低温低压的环境中形成的演化岩浆。单斜辉石的成分指示了其构造背景为岛弧环境。

摘要:首次较系统报道了产于甘肃酒泉盆地下白垩统的植物化石,分为两个植物组合。Athrotaxites-Solenites组合产于赤金堡组上段,有Solenites luanpingensis Wang,Pityocladus cf.i waianus(ishi)Chow,Pityocladus sp.,Athrotaxites berryi Bell等,时代大致为早白垩世早期,反映潮湿或半干旱半潮湿气候。Brachyphyllum-Pseudofrenelopsis组合见于中沟组上部,包括Sphenopterissp.,Pseudofrenelopsis dalatzensis(Chowet Tsao)Cao ex Zhou,Cupressinocladus elegans(Chow)Chow,Cupressinocladus sp.,Pagiophyllumyumenense sp.nov.,Pagiophyllumcompressum sp.nov.,Pagiophyllum sp.,Brachyphyllumningshiaense Chow et Tsao,Brachyphyllumobtusum Chow et Tsao,Elatocladus sp.,Podozamites sp.,Carpolithus sp.等12种,时代为Aptian-Albian期,反映干旱型气候。

摘要:四川盆地是中国白垩纪最具代表性的陆相沉积盆地之一,主要发育一套广布的红色碎屑岩沉积,且膏盐、沙漠相沉积发育。本文在前人地层古生物学研究的基础上,借助粘土矿物气候指标、结合沉积物碎屑成分,着重讨论了中侏罗世—古近纪早期四川盆地及周边地区的气候状况及演变过程。碎屑组份统计分析认为盆地北部边缘早白垩世早期构造因子起主导作用,而盆地南部白垩纪气候因子起主导作用,说明构造活动对沉积物影响不大。粘土矿物组份主要以蒙脱石和伊利石为主。多数样品蒙脱石和伊利石同时出现,指示沉积物源区为干冷与暖湿交替的气候环境;局部层段只有伊利石,指示干冷气候。同时,所有样品伊利石化学指数值均大于0.5,说明粘土矿物经历了强烈的化学风化作用,盆地内部为暖湿气候。

摘要:北大西洋ODP171B航次1049C孔Aptian-Albian期沉积以出现大洋红层与灰色、白色沉积物高频旋回为特征。为了探讨大洋红层的成因,本文进行了矿物学、地球化学、沉积学等方面的研究。漫反射光谱、磁化率和活性铁数据表明,赤铁矿、针铁矿的出现是导致样品由白色向红色转变的矿物学原因。棕色和橙色样品中出现赤铁矿和针铁矿的特征峰,FeR/FeT平均值分别为0.23和0.24,明显区别于其他颜色的样品。磁化率与红层成良好的正相关关系,说明铁氧化物矿物含量的变化是导致磁化率变化的原因。X射线衍射结果表明,不论颜色如何,样品中均含伊利石、高岭石、蒙脱石、绿泥石等粘土矿物,其分布与样品颜色没有直接关系,很可能反映当时物源区气候稳定。ODP1049C孔岩芯沉积物出现橙色、棕色、白色、灰色等颜色的高频变化,颜色过渡接触界线清晰,说明导致红色变化的赤铁矿和针铁矿是沉积期低温氧化的产物。棕色样品中CaCO3含量最低,推测红层所对应的氧化条件是由于较低的有机质堆积速率造成的。

摘要:本文首先详细研究了含Mn2 和Fe3 的致色矿物菱锰矿、鲕状赤铁矿、云母赤铁矿和镜铁矿的可见光吸收光谱及其一阶导数谱,鲕状赤铁矿、云母赤铁矿和镜铁矿的可见光吸收一阶导数谱的红光区的吸收谷的位置的变化表明随赤铁矿结晶度的降低,吸收谷由586.4nm移至577.4nm,而菱锰矿展示出了Mn2 的因电子跃迁产生的四个典型吸收及其一阶导数谱上577nm的吸收谷的强度比赤铁矿相应谷的强度低一个数量级,表明其电子跃迁的致色机理与赤铁矿的染色机理完全不同。依据赤铁矿的结晶度和鲕状赤铁矿与大洋红层中赤铁矿的沉积成因相似的原则遴选出鲕状赤铁矿为含Fe3 致色矿物,依据菱锰矿是和方解石具有相似结构且为红色的原则选取菱锰矿为含锰致色矿物,并佐以化学纯氧化镁为基体配制了一系列的含菱锰矿、鲕状赤铁矿和菱锰矿及鲕状赤铁矿的两相或三相混合物。详细研究了三类混合物的可见光吸收光谱的一阶导数谱,发现含菱锰矿和含鲕状赤铁矿在573nm附近均存在一吸收谷,鲕状赤铁矿的重量分数低至0.05%时仍可见一明显吸收谷且该吸收谷移至565nm附近,菱锰矿在低至0.50%时也可见这一吸收且在低至0.11%时仍可显示出菱锰矿的信息,其575nm的吸收峰未见偏移;混合物可见光一阶导数吸收谱上鲕状赤铁矿的575nm附近的吸收谷的强度随鲕状赤铁矿的重量分数的升高而增强,而所有的配制混合物中该吸收谷的位置低于577.4nm的事实也表明为使致色矿物和氧化镁混合均匀的研磨降低了赤铁矿的结晶度。本研究表明Mn2 的电子跃迁激发和细小、结晶差的赤铁矿的染色共同造就了意大利白垩纪远洋红色灰岩的红色。

摘要:中国甘肃省酒泉地区公婆泉盆地下白垩统新民堡群的恐龙化石主要由1992年中日丝绸之路恐龙考察计划和1997~2000年中美马鬃山恐龙考察计划发掘和研究。先后发现的恐龙包括兽脚类、蜥脚类、禽龙类和新角龙类等。这一新的公婆泉恐龙组合的主要特征是同时包含了在晚白垩世占主导地位的几类恐龙的基干分子,如戈壁巨龙(Gobititan)是巨龙型类的基干分子,马鬃龙(Equijubus)是鸭嘴龙型类的基干分子,而古角龙(Archaeoceratops)和黎明角龙(Auroraceratops)是新角龙类的基干分子。公婆泉恐龙组合的另一特征是其某些成员的体型较大,如似鸟龙类和镰刀龙类恐龙是同期同类中最大的。比较研究发现,公婆泉盆地新民堡群的恐龙和辽西热河群的恐龙关系密切,但前者的整体来说要比后者进步。考虑到公婆泉盆地新民堡群的时代(Albian)较辽西热河群(Hauterivian晚期-Aptian早期)晚,公婆泉恐龙组合似应代表中国北方早白垩纪鹦鹉嘴龙恐龙动物群进化过程中较进步的一个阶段。

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