四川盆地中生代古土壤发生学特征与古气候定量重建

An approach for paleoclimatic history and key paleoenvironment events in deep time is crucial for understanding of global climate change. Paleosols are of importance for paleoclimate reconstruction. However, the reports on quantitative reconstruction of paleoclimate are rare using paleosols while applicability of quantifications between climate agents (e.g., precipitation and air temperature) and proxies for indicating the soil weathering degree should be verified. Here, an attempt is taken to identify the Mesozoic paleosols across the Sichuan Basin and integrated investigation on the paleosols is conducted. Subsequently, systematic analysis on these paleosols is executed in terms of paleopedology. The Mesozoic paleoclimate during different times in the Sichuan Basin would be interpreted using the tested and modified quantifications between the pedogenetic features or soil weathering indices and climate agents in order to provide scientific information for the paleoclimate and paleoenvironment reconstruction in deep time and future climate change forecast on local and global scales.

探索"深时"地球古气候变化及重大古环境事件是全球气候变化研究的重要议题。古土壤是恢复古气候的重要材料，而目前利用古土壤系统开展区域古气候定量重建的研究缺乏，指示土壤风化成土作用强度的指标与气候因子的定量关系式的适用性也需要深化研究。 为此，本课题拟基于现代土壤学理论，建立适合区域研究的土壤发生学特征或风化成土作用强度指标与古气候（降水量和温度）的定量关系式。通过对四川盆地中生代古土壤的进一步辨识，以古土壤剖面的整合研究为基础，对古土壤发生学特征全面分析，并由定量关系式推演四川盆地中生代不同时期的古气候特征，为更准确地重建区域"深时"古气候和古环境以及预测全球气候变化提供科学依据。

深入探究相似于现代地球系统变化的地球历史时期气候演化并理解其变化规律可为预测未来的全球气候变化提供科学依据。古土壤形成于地球陆地的表面，其成土过程与发育类型受地球表层系统气候与环境的影响与控制，具有“记忆功能”，被视为是研究地质历史时期古气候变化的最佳陆相沉积材料之一。四川盆地是我国陆相中生代代表性沉积盆地之一，其中生代地层系统发育完备，出露有十分理想的陆相上三叠统、侏罗系及白垩系连续剖面，古土壤丰富，为开展中生代古土壤与气候环境变化研究提供了天然理想的场所。. 以四川盆地中生代地层中辨识的400余个古土壤剖面为研究对象，全面分析了古土壤的形态与微形态、矿物组成、同位素组成以及地球化学等发生学特征，通过现代土壤发生特征与气候因子的定量关系研究，定量地恢复了四川盆地中生代期间的年降水量与年均温历史。研究表明：（1）四川盆地中生代年均降水量变化较大，为145~1400 mm，年均温度变化幅度为7~15 °C，总体上属于温带干旱-湿润交替的气候环境但以温带半干旱、干旱气候为主；（2）中生代中晚期古大气CO2浓度在100~700 ppmv（平均误差±200ppmv）波动。IPCC（2007）第四次评估报告中涉及的由古土壤得到的白垩纪大气CO2浓度数据累计不超过30个，本项目利用古土壤气压计，恢复的白垩纪大气CO2浓度数据近70个，极大地充实了全球中生代中晚期的大气CO2数据库，提高了中生代古大气CO2浓度变化的时间分辨率；（3）基于目前中生代古气候演化的信息主要来自于海相沉积记录，而缺乏陆地记录，另外，长时间尺度区域陆相古气候及驱动机理系统研究不足，我们开展的长时间尺度四川盆地气候变化与全球CO2浓度及其驱动因素的耦合系统研究，为古气候变化研究提供了陆相实证。