華北克拉通早白堊世高分辨率古氣候研究獲進展

近日，中國科學院廣州地球化學研究所博士研究生盧暢在中國科學院院士徐義剛的指導下，基于遼西喀左盆地燕山科學鉆探（YSDP-4）獲取的九佛堂組連續湖相沉積巖芯，通過孢粉學與粘土礦物學分析，首次揭示了華北克拉通早白堊世Aptian階（約1.21至1.13億年前）植被與氣候演化序列，并系統論證了陸地生態系統對大火成巖省-大洋缺氧事件的響應。相關成果發表于《古地理學、古氣候學、古生態學》。

喀左盆地九佛堂組YSDP-4巖芯記錄的全巖礦物學、粘土礦物學以及主要孢粉屬種的變化特征。研究團隊供圖

遼西九佛堂組代表了熱河生物群發展最繁盛的時期，主要發育有湖相黑色頁巖。前人對九佛堂組開展了大量古生物學工作，但大多數研究將九佛堂組視為一個整體，沒有考慮到陸地生物組合在九佛堂組內部的變化。研究團隊通過在遼西喀左盆地開展大陸科學鉆探，發現鉆得1497.5米九佛堂組巖芯保留了長達約9百萬年的沉積記錄，跨越了多個重大地質事件與全球性氣候變化事件，表明期間陸地植被組合可能并不是單一不變的。

該研究在國家自然科學基金基礎科學中心項目“克拉通破壞與陸地生物演化”的資助下，首先對九佛堂組巖芯開展孢粉學分析，發現Aptian階早期約121-120百萬年，九佛堂組的孢粉組合以適應相對涼爽和半干旱氣候的兩氣囊松柏類花粉為主導；在Aptian階中期約120-117.5百萬年，適應炎熱干旱氣候的掌鱗杉科植物花粉占據絕對優勢；而Aptian階末-早Albian階約114-112百萬年，以適應更加涼爽和濕潤氣候的杉科植物花粉為主導。這表明Aptian階華北地區古氣候經歷了從涼爽半干旱到炎熱干旱再到涼爽濕潤的變化過程。粘土礦物學分析也輔助印證了這一氣候演變過程。

同時，孢粉學指示的120百萬年前后陸地植被轉換與有機碳同位素偏移事件一致，表明Aptian階華北區域性的氣候變化與全球性大洋缺氧事件具有顯著的同步性。粘土礦物組成變化較為復雜，存在一定的滯后性，可能是由于粘土礦物對氣候變化的響應受多種因素的影響。

喀左盆地九佛堂組Aptian階古氣候變化的模式示意圖。研究團隊供圖

該研究結果突破了陸相沉積古生物記錄分辨率不足的瓶頸，為早白堊世溫室氣候的動態演化提供了關鍵證據，有助于探索熱河生物群多樣性與環境變化的關系，深入揭示陸相生物組合對全球重大地質事件的響應。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.112750