国家重点基础研究发展计划(“973”计划)“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”项目简介

以中国地质大学（北京）为第一承担单位，王成善教授为首席科学家的“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”研究项目将于2006年1月正式运行。     

沉积记录与白垩纪地球表层系统变化

地球表层系统是由岩石圈、大气圈、水圈和生物圈相互耦合和变化组成的复杂巨系统。白垩纪是地球表层系统研究的典范,在地球表层各圈层发生了众多重大地质事件。晚白垩世巨大的地幔热异常引起海底扩张速度变快,导致大量海底高原和海山的形成;同时,冈瓦纳大陆裂解,南北大西洋贯通,新的大洋水道形成,可能造成大洋环流格局的大变化。洋壳体积的增加可能使白垩纪海平面比现在高出200~300 m,大规模海侵也在晚白垩世中期达到最大范围。在这个过程中,火山作用释放出来的营养物质和火山气体的反馈作用造成的大量陆地营养物质的流入共同促使大洋水体富营养化和普遍缺氧,造成“大洋缺氧事件”。CO2浓度的升高（为现今的4~10倍）是火山排气作用的直接结果,其“温室效应”也被认为可能是促成白垩纪大气和海水高温的重要原因（高于现在10 ℃）。大洋红层（CORB）是最新提出并被广泛接受的白垩纪重要地质事件,被定义为一套分布在从外陆棚到CCD面之下深水盆地的,在富氧、低生产力和贫营养条件下较低速沉积形成的品红-红色-棕色的细粒远洋沉积物。这些发生于地球表层各圈层的重大地质事件以能量循环的方式（具体表现为C、S、P、H、O等元素循环）相互耦合和变化共同支撑着地球表层系统的运转。但是科学界对这些重大地质事件的成因机制及其所引起的全球变化性质还没有形成一致意见,原因之一就是缺乏对陆相沉积记录的研究。陆相白垩系的广泛发育和“松辽盆地白垩系科学钻探”工程的顺利实施共同构成了中国在白垩纪地球表层系统研究上的地域和材料优势,结合中国在白垩纪地球表层系统重大地质事件研究中已经形成的学术优势,从地球系统科学的角度出发,通过多学科交叉研究将是解决以上问题的关键。     

加强地球表层系统的研究和地质制图工作

地球表层是地球各层圈相互作用并进行物质、能量和信息交换的重要场所,它为人类提供了生存的空间和资源。由于天然的和人为的作用,地球表层环境遭受的破坏日益严重,威胁着人类的生存和发展。加强地球表层系统的研究,有计划地编制地球表层系统系列地质图件,是地质工作服务于经济建设和社会发展的一项重要任务。本文在总结当代地质制图发展特点和地球表层系统研究重点基础上,提出编制地球表层系统系列地质图件的意见。     

地球表层系统与中国区域大地构造的研究发展

地球表层系统科学与地质学史都具有自然科学和社会科学相结合的特征,两者研究内容和研究目标互有关联,都是从不同角度揭示地球各种地质作用和地质过程的客观规律,促使人与自然和谐发展。在地球表层系统各地质学科中,大地构造占有重要地位,因而探讨中国区域大地构造研究史,对地质学史也有重要意义。文中将中国区域大地构造的研究分为6个阶段,总结其发展的经验和过程,说明社会环境、科学路线、科技水平、思维方法等是决定科学发展的关键因素。21世纪地球表层系统科学将成为地球科学的主流之一,中国区域大地构造的研究应迅速融入地球表层系统的研究,同时也要积极创建新的大地构造理论体系。     

“白垩纪重大地质事件与地球系统”国际学术研讨会将于2006年9月3—5日在中国北京举行

白垩纪被认为是地史时期地球系统研究的典型范例时期，曾发生若干重大地质事件，如大型火成岩省、超静磁期、大洋缺氧、大洋红层、海洋与陆地生物演替等事件。开展白垩纪全球变化研究，能为当今世界面临的全球变暖等问题提供有益借鉴，因而得到国际学术界的高度重视。     

影响气候变化的第四纪地质事件与现代气候变暖

气候变暖是一个世界性的问题,影响气候变暖的因素有自然因素,也有人类活动的原因。在第四纪漫长的200～300万年里,气候变化经历了多次旋回和波动（冰期与间冰期、冰阶与间冰阶）。本文通过揭示气候变化的地质事件等自然变化规律．来说明第四纪时期气候变化过程影响因素的多样性。在应对世界气候变暖上,尽可能地采取科学合理的措施．最大限度地消除人类对气候变化的影响,但也应当遵循自然气候的变化规律,防范和利用这种气候变化的趋势。     

松辽盆地白垩纪缺氧地质事件的地质地球化学特征

松辽盆地白垩纪出现多期缺氧地质事件,它与全球白垩纪的地质事件相对应。青山口组一段及嫩江组一段出现较明显的缺氧地质事件,表现为有机质丰度高的源岩沉积。可溶有机质具有较低的姥植比,生物标志物出现了28,30 双降藿烷及保存了相对较为完整的C34或C35藿烷、重排甾烷的含量很低、有伽马蜡烷的存在等特征。松辽盆地在白垩纪时存在缺氧事件和海侵事件,与此同时,缺氧事件造成了这些地层中富含并具有高度分散性区域特征的生物化石的组合,形成了层序地层学上的密集段;缺氧事件又反作用于底栖生物,导致了松辽盆地古生物演化史上的生物绝灭事件。松辽盆地以持续沉降为主,湖盆水域迅速扩大,水体加深,近岸湖水表层生物生产率提高,底层水循环不畅导致了湖水底层水体缺氧,引发了古湖泊缺氧事件。在松辽盆地的缺氧事件中形成了青山口组一段及嫩江组一段的黑色泥岩(部分地区发育页岩),成为松辽盆地的主力油源层,为大庆油田的形成奠定了良好的物质基础。     

西藏特提斯喜马拉雅海相白垩纪—古近纪生物地层与重大地质事件研究进展

地质历史时期曾发过许多对生命的演化进程造成过重大影响与制约的全球性地质事件,白垩纪—古近纪就是一个重大地质事件频发的时期。随着冈瓦纳大陆在中生代时期的解体,全球海陆格局发生了根本的变化,地球的表层和岩石圈层均发生了重大的改变,由此引发了构造运动空前活跃,发生过诸如大洋缺氧事件(OAE)、大洋富氧事件(CORBs)、白垩纪/古近纪(K/Pg)生物大灭绝事件、古新世—始新世极热(PETM)事件、印度-亚洲板块碰撞、新特提斯洋的演化及最终消亡等一系列的全球性重大地质事件。对这些重大地质事件的研究,有助于加深我们对古海洋、古地理、古环境的认识。尝试追踪和捕捉这些重大地质事件,恢复和重建古地理,其基础是建立精确的年代地层格架。西藏南部保存了中国最为完整的海相白垩纪—古近纪沉积,完整地记录了上述的全球性重大地质事件,通过对札达、岗巴、定日、亚东、江孜、萨嘎和吉隆等地区高分辨率浮游和底栖有孔虫、介形虫、钙质超微化石和放射虫生物地层学研究,可直接约束全球性重大地质事件发生的时间,并为重建新特提斯洋古海洋环境和古地理提供证据。此外,在重大地质环境突变期间生物的演化过程,也可为探明极端环境变化发生时期气候-环境-生物之间的协同演化关系提供证据。本文系统总结了课题组为主的近年来对藏南白垩纪—古近纪海相地层中微体古生物学的研究成果及重要进展,并对未来研究提出展望。     

Gaia理论与地球系统科学

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。     

Cretaceous Volcanic Events in Southeastern Jilin Province, China: Evidence from Single Zircon U-Pb Ages

Mesozoic volcanic rocks in southeastern Jilin Province are an important component of the huge Mesozoic volcanic belt in the northeastern area.Study of the age of their formation is of great significance to recognize Mesozoic volcanic rule in northeastern China.Along with the research of rare Mesozoic biota and extensive Mesozoic mineralization in western Liaoning,a number of researchers have focused on Mesozoic volcanic events.The authors studied the ages of the Cretaceous volcanic rocks in southeastern Jilin Province using single Zircon U-Pb.The result shows that the Sankeyushu Formation volcanic rocks in the Tonghua area are 119.2 Ma in age,the Yingcheng Formation in the Jiutai area 113.4±3.1 Ma,the Jinjiatun Formation in Pinggang Town of Liaoyuan City and the Wufeng volcanic rocks in the Yanji area 103.2±4.7 Ma and 103.6±1 Ma,respectively. Combined with the data of recent publication on volcanic rocks ages;the Cretaceous volcanic events in southeastern Jilin Province can be tentatively subdivided into three eruption periods:119 Ma,113 Ma and 103 Ma.The result not only provides important chronology data for subdividing Mesozoic strata in southeastern Jilin Province,establishing Mesozoic volcanic event sequence,discussing geological tectonic background,and surveying the relation between noble metals to the Cretaceous volcanic rocks,but also offers important information of Mesozoic volcanism in northeastern China.     

The Cretaceous Turn of Geological Evolution: Key Evidence from East Asia

this work focuses on one of the critical points of Earth’s history when the Solar System passed through the most distant point of its galactic orbit. During this event, Earth may have suffered from maximum extension, associated with its relative proximity to the Sun at that time, followed by long-term contraction related to its later distancing. This paper is based on generalized data on the Cretaceous evolution of the Earth as a whole and of East Asia in particular. The evidence suggests that major geological processes at this time may be interpreted as transitional changes in the state of Earth. A liquid nature of its core may have reacted to the gravitational and electromagnetic transformations. When the cosmic changes took place at 135-120 Ma, more turbulent flows in the outer core would have favoured the rise of voluminous magmatic plumes and associated fluid flows. These would substantially transform the mantle, crust, hydrosphere, biosphere and atmosphere. In particular, plume-related melting of overlying subducting slabs and lower continental crust could have initiated numerous adakitic melts that formed the East Asian Adakitic Province. These and associated juvenile events produced numerous metallic ore, coal, gas and oil deposits. The Cretaceous is one of the most significant resource-producing periods.     

“地球系统探测新原理与新技术”优先领域与地球系统科学

地球系统科学是研究组成地球系统的子系统之间相互联系、相互作用的机制，研究地球整体结构、特征、功能和行为，研究地球系统变化的规律和控制这些变化机理的科学。对地观测、探测与分析技术的发展是地球科学创新思维来源的技术保障，同时对地球科学基础理论研究水平的提高起着重要的作用。21世纪地球科学的发展将更加重视发展地球系统科学的理论、方法与技术体系。“地球系统观测、探测新原理与新技术”被列入国家自然科学基金委员会地球科学部“十五”优先资助领域。回顾“十五”期间的资助情况，探讨该领域和地球系统科学的关系，将有利于“十一五”对该领域资助工作的调整与完善。     

福建建宁均口地区早白垩世火山地质特征

建宁均口地区早白垩世火山岩可划分为２个组４个段，火山岩双峰式组合特征明显，火山岩相特征及空间分布特征显著，区内发现７个火山机构和２个寄生火山，安远－都畲线状火山群由５个受裂隙控制的中心式火山机构所组成，是寻找金矿和非金属矿的有利部位，火山活动的构造环境为拉张环境；岩浆来源可能源于地壳和上地幔。     

华南内陆早白垩世中期挤压构造事件的地质证据

在华南内陆的赣南地区,发育早白垩世早期武夷群火山岩系,其不整合覆盖于南华纪-寒武纪变质岩系之上,且被早白垩世晚期罗塘群红色沉积岩系不整合覆盖。火山岩系内发育直立甚至倒转褶皱、逆掩断层等挤压变形和构造变质现象,并被南华纪变质岩系推覆逆掩;罗塘群红色沉积岩系变形微弱,底部发育近源快速堆积的砾岩层,其中所夹粗面岩具有埃达克岩和高压型粗面岩的地球化学特征。上述地质事实表明,赣南地区在武夷群火山岩系形成之后、罗塘群红色沉积岩系形成之前发生过强烈的挤压构造事件。定年资料显示,武夷群火山岩系顶部流纹岩和罗塘群红色沉积岩系底部的粗面岩SHRIMP锆石U-Pb年龄分别为131.4±1.3 Ma和110.7±1 Ma,不仅说明江西南部地区缺失131~110 Ma的地层,而且指示挤压构造事件发生在131~110 Ma之间。逆冲断层中新生矿物绢云母K-Ar稀释法年龄为118.2±3.2 Ma和112.9±3.7 Ma,指示挤压构造发生时间在118~113 Ma之间。运动学特征显示挤压应力方向为NW-SE向,与华南陆缘早白垩世中期挤压构造事件的挤压应力方向一致,指示早白垩世中期华南内陆和陆缘的挤压构造事件存在内在联系。     

松辽盆地晚白垩世青山口组缺氧事件层的地质地球化学特征

松辽盆地白垩系青山口组下部广泛分布一套富含有机碳的黑色泥岩、页岩沉积,是全盆地地层划分对比的一级标志。茂206井是中国白垩纪大陆科学钻探工程井,全井获取了青山口组497.02 m的岩心资料。茂206井青山口组具有相对高的有机碳、干酪根碳同位素正偏、重排甾烷含量低以及普遍存在伽马蜡烷生物标志化合物等有机地球化学特征,表征为白垩纪温室效应时间窗内古湖泊缺氧事件的产物。结合生物地层研究成果,认为青山口期缺氧事件层大体可与白垩纪古海洋Cenomanian-Turonian界线事件层进行对比,进一步证实了青山口组的地质时代属晚白垩世晚Cenomanian-Turonian期的观点。     

江西信江盆地演化及重要地质事件与证据

信江盆地是一个具有复式结构和复杂演化历史的中生代陆相盆地。通过对盆地地质特征及盆地建造特征等的研究,探讨了盆地类型、白垩纪盆地结构和盆地演化及主要地质过程;建立了晚三叠世-白垩纪信江盆地演化模式;总结了信江盆地地质作用过程中所蕴含的印支运动造山与成盆、早白垩世火山作用、晚白垩世膏盐沉积、晚白垩世风沙堆积、晚白垩世恐龙灾变、晚白垩世末盆地不均衡隆升和新近纪以来新构造运动对盆地改造等6大重要地质事件。     

鄂尔多斯盆地白垩纪沙漠石英沙颗粒表面特征

沉积环境的判别是沉积盆地分析、古地理、古气候研究和储层评价的重要手段。石英具有较大的硬度和较高的化学稳定性,因而其沉积物颗粒表面特征能很好地反映沉积环境,而通过扫描电镜研究石英颗粒表面微细特征是分析沉积环境行之有效的方法。尽管鄂尔多斯盆地早白垩纪志丹群存在沙漠沉积已被广为接受,但石英颗粒表面微细特征分析还比较薄弱。对采自鄂尔多斯盆地白垩纪志丹群洛河组 (K₁l)和罗汉洞组 (K₁lh)的沙丘沙进行石英颗粒表面微细特征分析的结果表明,其石英沙颗粒表面特征具有明显的风成特征,及易与水成特征相区别。因此,本研究从石英沙颗粒表面特征方面进一步肯定了鄂尔多斯盆地白垩纪古沙漠的存在