揭秘远古温室地球 ——访中国地质大学（北京）王成善教授 2月10日，我国“973”计划《晚中生代温室地球气候—环境演变》研究项目正式启动。研究远古温室地球的气候与环境演变是了解现代、预测未来全球环境变化的基础，这一项目的启动将带来哪些理论创新?又将如何为当今全球气候变化的发展趋势及其环境与资源效应带来更加深入的了解呢?日前，记者针对这些问题采访了项目首席科学家、中国地质大学(北京)王成善教授。 研究晚中生代发生的快速气候变化系列事件，对明晰当今全球变化具有重要意义 当前，由于温室效应不断增强和地球自然演变，大气中的二氧化碳浓度达到42万年以来、甚至是2000万年以来的最高值，全球气候是否会进入两极无冰的温室地球状态?人类文明的发展迫切要求我们对这种变化的发展趋势及其环境与资源效应有更加深入的了解，这也是近年来从社会到科学界共同关注的热点问题之一。 王成善介绍，地质历史上的地球并不都是与我们现在生活的冰室地球(间冰期)相同，而是表现出“温室状态”与“冰室状态”交替出现的周期性。“探索地质历史中，尤其是前第四纪温室地球条件下气候、环境变化的规律、机制及其对生物圈的影响，可以为洞悉未来全球变化提供科学依据。”王成善说。 据他介绍，晚中生代是地质历史中最典型的温室地球时期。该温室时期是显生宙温度最高时期，距离现今最近、地质记录也保存得最为完整，因此备受国际古环境和古气候研究者的关注。 研究显示，晚中生代古气候呈现出波动式的变化，至少出现4个相对温凉时期和5个相对炎热的时期。温凉时期，大陆甚至出现了冰川沉积。研究发现，侏罗纪至少存在13个快速气候变化事件，然而，科学界对这些快速气候变化事件的全球性还缺乏统一的认识，对其形成的原因还了解不多。地质记录还显示，晚中生代温室时期发生了一系列独特的重大地质事件，如大洋缺氧事件、大洋富氧事件、大型火成岩省事件、超静磁期事件、印度/亚洲板块的碰撞所导致的东特提斯关闭事件等，并伴随大规模生物绝灭与复苏，出现大规模的油气富集等。 “晚中生代温室地球快速气候变化的期次、幅度、规模、原因、内在规律和机制及其对生物、环境的影响，对当今人类社会如何应对可能的全球变暖趋势的启示都具有重要意义。”王成善说。
研究晚中生代温室地球，中国具有得天独厚的地质优势 研究温室地球的气候与环境演变是了解现代、预测未来全球环境变化的基础。“晚中生代温室气候时期快速气候变化事件在东特提斯(海相)与东亚(陆相)地层记录中具有不同程度的显示。”王成善说，“这些事件是现阶段地球系统科学的重要研究对象，成为近年来国际重要研究热点之一，科学家试图从中寻找今天人类面对温室效应问题的科学依据。” 据他介绍，目前，晚中生代古海洋、古气候变化在全球海相地层中被不断揭示出来，但在东特提斯洋地质记录中的显示度相对薄弱。同时，随着研究的深入，许多学者认识到通过陆相气候记录来认识全球气候变化的必要性。但是，相对海洋环境而言，陆相记录分布零散，难以进行区域对比和全球对比。地质记录的连续性和完整性成为制约精细刻画晚中生代温室地球陆地气候—环境变化的“瓶颈”。 “研究晚中生代温室地球，中国具有得天独厚的地质优势。”王成善说，“我国特有的松辽盆地陆相和东特提斯海相记录是研究晚中生代温室地球气候—环境演变的瑰宝。” 据他进一步介绍，我国中东部广泛发育晚中生代陆相地层，近年来，我国学者通过对松辽盆地陆相白垩系的综合研究，在白垩纪重大地质事件的研究上取得重要的成果，已经揭示出具有生物演化和气候意义的众多陆相生物，产生了广泛的国际影响。 就海相记录而言，我国西藏发育有良好的东特提斯晚中生代海相地层。由我国学者率先提出并引领国际研究趋势的白垩纪大洋红层与富氧作用就是发源于东特提斯的西藏地区，现已成为国际研究的一个热点。“西藏东特提斯洋的地质记录是了解晚中生代温室地球不可或缺的重要窗口，为侏罗纪大洋缺氧事件、大洋富氧事件、古新世—始新世极热事件以及东特提斯洋消亡等全球重大地质事件与快速气候变化的深入研究提供了可能。”王成善说。 “为此，本项目海相部分研究区主要瞄准东特提斯地区，陆相主要选择中国和东亚地区，其中松辽盆地是研究的重点地区。”
将实施松辽盆地科学钻探，获取高分辨率的连续地质记录 王成善表示，研究温室地球的关键在于连续完整的地质记录的获得。 “要全面深刻地理解晚中生代温室地球不同时间尺度的古气候变化，获得长时间跨度、高取心收获率、超长连续取心的连续地质记录是关键。”王成善说，“在国际大陆科学钻探计划和中国地质调查局支持下，项目将实施松辽盆地‘松科2井’大陆科学钻探，预计取心总长度6500米。” 王成善介绍，依托“松科2井”和“松科1井”的连续岩心记录和东特提斯良好地层剖面，本项目将开展厘米级岩性描述、采样、分析和测试，建立高分辨率晚中生代岩石地层和生物地层精细框架，对火山岩及凝灰岩层开展高精度同位素年代学定年，获得绝对年龄控制点。同时，开展取样精度为20厘米的磁性地层学研究，建立研究区晚中生代天文年代标尺，获得完整的晚侏罗世—古近纪陆相沉积序列，为研究晚中生代气候与环境演变提供连续完整的地质记录。
瞄准东特提斯洋和东亚陆地，重建温室地球古气候和古环境状态及演化规律，全面揭示气候—环境快速变化的过程及机制 王成善介绍，本项目将以高分辨率的连续地质记录为基础，以重大地质事件为切入重点，重建东特提斯洋和东亚陆地晚中生代温室地球古气候和古环境状态及其演化规律，揭示温室地球气候—环境快速变化的过程及机制。整个项目将按照“从记录到重建、从状态到演变、从背景到事件、从成因到机制”的研究思路，针对晚中生代东特提斯古海洋和古环境演变、中国东北晚中生代大型陆相盆地古环境演化、晚中生代东亚地区古气候重建、晚中生代气候—环境变化的生物响应等内容展开研究。 一是建立晚中生代高分辨率地质记录。 利用晚中生代东特提斯海相连续地层剖面与松辽盆地科学钻井陆相连续岩心剖面两个平台，进行晚中生代海陆相高分辨率地质记录的整合性对比研究，实现两者之间在1.0Ma~0.1Ma级别上的高精度对比，建立完整的晚中生代高分辨率地质记录，为探究重大气候环境波动事件提供精确且具有全球意义的地层和时间格架。 二是分别从古海洋、古湖泊、古大气二氧化碳、古温度以及古地理等角度，重建晚中生代古气候和古环境，揭示古气候环境的演变规律。 在厘定中国晚中生代地层框架基础上，重建中国晚中生代重要时期的古地理面貌，重点重建各相关时期海陆边界、勾勒盆山界线和古地貌变化。在此基础上，进行晚中生代重要时期的古气候带划分，揭示古气候的变化趋势，探讨古地理演化与气候带变迁之间的关系。 在古海洋和陆相古湖泊环境方面，将开展古温度和古湿度替代性指标的研究。 晚中生代气候—环境变化的生物响应方面，将重点研究晚中生代陆地生物群的更替与演化，寻找晚中生代以来关键地质历史时期与主要温室效应相关生物群的生态特征信息，并通过实验模拟，定量研究温室地球的生物响应与反馈机制。 进行高精度的古大气二氧化碳浓度定量重建。建立重要时期高精度(时间分辨率在0.5 Ma~1Ma)的古大气二氧化碳变化曲线，重点查明和捕捉中生代重大地史转折时期全球性、洲际性、区域性的能够反映快速气候—环境变化事件的二氧化碳波动信息，并探讨其成因和机制。 三是厘清晚中生代重大地质事件与快速气候—环境变化关系。
以东特提斯与中国东部连续地质记录为平台，研究晚中生代重大地质和生物演化事件与快速气候—环境变化之间的耦合关系，包括重大生物演化事件、晚中生代大洋缺氧—富氧事件、东特提斯晚中生代重大构造—古地理事件与快速气候—环境变化的关系，探讨晚中生代全球性快速气候—环境变化事件的演化过程与成因机制。
链接
国际相关科学钻探和研究 针对晚中生代重大地质事件与气候变化，国际上充分发挥各大洋及陆地海相记录的优势展开研究。如，国际大洋钻探计划开展了多个航次的研究，包括ODP171、183、192、198、207航次等。
在大陆露头良好的意大利和德国，也先后多次实施了针对晚中生代海相地层的陆地钻探，如，意大利皮奥比科学钻探和西斯蒙钻探及坦桑尼亚科学钻探，为研究晚中生代古海洋、古气候作出了巨大贡献。
为了获得地史时期陆相古环境与古气候的连续地质记录，国际大陆科学钻探计划对美国东部纽瓦克盆地和科罗拉多高原的上二叠统—中侏罗统、美国怀俄明和蒙大拿地区的古新统—始新统进行了科学钻探。
值得注意的是，已(或正在)执行的大陆科学钻探计划覆盖了晚二叠纪—中侏罗世(纽瓦克盆地和科罗拉多高原钻探项目)、古新世—始新世(美国古新世—始新世钻探)，唯独缺乏晚侏罗世—晚白垩世近9000万年的陆相记录。
| 
雷达卡
发表于 2012-6-26 23:36
提升卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
显身卡
.gif)
发表于 2012-6-27 06:00
