塔里木盆地西缘早白垩世风成沉积记录及其古气候意义研究

Since the industrial revolution, associated with the atmospheric CO2 level increasing, how the atmospheric circulation responses to the greenhouse effect have become a hot topic in the climatological realm. Simulation and geological evidences indicated that future climate condition of the Earth will be similar to the Cretaceous climate and research on the Cretaceous aeolian depositions can reveal the variation and evolution of mid and low latitude atmospheric circulation under the greenhouse condition, which can provide a climatic similarity for better understanding and predicting the future atmospheric variations. Yet, due to lack systematical identification and separation of aeolian deposition from the Cretaceous strata and high-precision chronology framework of strata, complete and continuous Cretaceous aeolian sequence is still absent so far, which greatly hampers us to accurately and thoroughly understand the process of the Cretaceous mid and low latitude atmospheric circulation. Tarim basin is one of the biggest inland Cretaceous basins in the Asia, where continuous Cretaceous strata expose in the western Basin with the aeolian depositions widely occurring in the early Cretaceous strata. Thus the western Tarim basin is an ideal area for the Cretaceous aeolian research. This project plans to conduct chronological and aeolian research on the Cretaceous strata of Aertashi section in western Tarim basin and the aim is to provide the detailed and authentic geological evidences for understanding the evolution of the mid and low latitude atmospheric circulation under greenhouse condition.

工业革命以来，随着全球大气CO2含量的不断增加，大气环流对温室效应的响应成为了气候学研究的热点问题。模拟和地质证据表明，地球气候未来的发展与白垩纪温室气候极为相似，对白垩纪风成沉积的研究能够很好地揭示温室气候背景下中低纬大气环流的变化特征及其演化历史，进而可以为认识和预测未来大气环流的变化提供地质依据。然而，由于缺乏对白垩纪风成沉积的系统识别和提取，同时未曾开展高精度的地层年代学研究，到目前为止依然没有建立一个完整的风成沉积演化序列，因而无法对白垩纪中低纬大气环流的演化过程产生一个精细而全面的认知。塔里木盆地是亚洲大型陆相白垩纪盆地之一，盆地西缘出露了连续完整的早白垩世陆相沉积序列，地层中普遍含有风成沉积，是早白垩世风成沉积研究的理想场所。本项目拟选取盆地西缘早白垩世阿尔塔什剖面，开展系统的年代学和风成沉积古环境研究，旨在为认识温室气候背景下中低纬大气环流的演化过程提供详实的地质证据。

模拟和地质证据表明，地球未来气候的发展与白垩纪温室气候极为相似，对白垩纪风成沉积的研究能够很好地揭示温室气候背景下中低纬大气环流格局、强度的演化历史及其变化特征，进而可以为认识和预测未来大气环流的变化提供地质依据。本项目选择了白垩纪塔里木盆地和甘肃地区的白银-靖远盆地为主要的研究区域，对出露较好的多个早白垩世剖面开展了系统的沉积相、年代学和古环境的研究，并取得了以下成果。古地磁和地层学研究表明塔里木盆地西缘和西南缘早白垩世地层普遍存在缺失，塔里木盆地在早白垩世127 Ma左右开始接受沉积。大约120-126 Ma塔里木盆地西缘和西南缘分别出现了大规模风成砂沉积，指示了沙漠的出现。白银-靖远盆地早白垩世的沉积相研究表明盆地沉积相自下而上由半湿润（水下冲积相和浅湖相），经历了半干旱（类黄土沉积），最后转变为极端干旱的沙漠环境，反映了盆地在早白垩世阶段性的干旱过程。基于塔里木盆地和白银-靖远盆地的沉积环境，通过对东亚早白垩世沙漠沉积的时空演化历史重建表明东亚地区沙漠沉积的发育主要集中在两个时期，即巴列姆晚期到阿普第早期（约126 Ma）和阿普第晚期和阿尔必早期（113 Ma），在此过程中沙漠的范围不断扩大。这一过程主要受控于全球大气CO2变化的影响。CO2的升高主要驱动着中低纬地区的哈德来环流，使其高度增加，强度增大，因此干旱区或者沙漠的范围发生了扩大，同时变高的哈德来环流也使得下沉气流在低纬地区增加使得东北信风带内的干旱带沙漠范围发生了扩大。这些认识为未来中纬地区的干旱化过程提供了客观的地质证据。部分成果已在国际知名杂志投稿审阅，同时依托项目培养了人才并与国外内同行开展了深入的交流。