兰州、六盘山盆地地层中钙结核碳、氧同位素与早白垩世和渐新世大气CO2浓度

摘要

白垩纪-古近纪是全球气候转变的重要时期，显著特征是从白垩纪-始新世“温室地球”经过渐新世-中新世阶段性降温，转变为第四纪“冰期地球”，大气CO2浓度从白垩纪-始新世极端高值状态经过渐新世-中新世阶段性降低，在第四纪达到中生代以来的最低值阶段。大气CO2浓度重建是认识过去气候变化机制的重要途径，但目前获得的白垩纪-古近纪期间的记录还很有限，一定程度上制约着对全球中-新生代气候变化机制及碳循环的全面认识。在中国西北地区兰州盆地和六盘山盆地，广泛发育中-新生代陆相沉积地层，这些地层中产出有不同发育程度的古土壤层，并含有钙结核，为利用钙结核研究大气CO2浓度提供了理想的材料。本文通过对兰州盆地下白垩统河口群，六盘山盆地下白垩统六盘山群、渐新统寺口子组中钙结核层岩石特征观察和碳、氧同位素测量，结合现有磁性地层年代结果，利用成壤碳酸盐法重建了兰州盆地和六盘山盆地早白垩世、渐新世时期的古大气CO2浓度。取得如下成果：　　1.兰州盆地下白垩统钙结核产于河口群第2组（2层）和第7组（2层）中，沉积环境为冲积扇远端和三角洲前缘。六盘山盆地下白垩统钙结核产于六盘山群下部三桥组上段和和尚铺组下段（共5层），沉积环境为河流相。六盘山盆地渐新统寺口子组钙结核有12层，产于三角洲砂岩中。钙结核主要分布在古土壤层、土壤化泥质砂岩层中，形态呈不规则状。由石英、长石砂屑和泥质、钙质胶结物组成。钙质胶结物为微晶、细晶状方解石，是在成土过程中形成的。　　2.获得了兰州盆地下白垩统河口群下部及上部钙结核δ13C值为-5.923‰~-1.558‰（平均值为-3.504‰），δ18O值为-9.467‰~-3.012‰（平均值为-4.649‰）。六盘山盆地下白垩统六盘山群下部地层中钙结核δ13C值为-4.140‰~-2.501‰（平均值为-3.493‰），δ18O值为-10.727‰~-7.865‰（平均值为-9.195‰）。寺口子剖面渐新统寺口子组下部钙结核δ13C的值在-5.729‰~-3.655‰之间（平均值为-4.125‰），δ18O值在-13.868‰~-3.880‰之间（平均值为-6.014‰）。石岘子剖面渐新统寺口子组下部δ13C值在-8.615‰~-4.095‰之间（平均值为-6.507‰），δ18O值为-8.036‰~-5.269‰（平均值为-6.846‰）。　　3.利用古土壤钙结核碳、氧同位素估算兰州盆地和六盘山盆地早白垩世以及晚渐新世古大气CO2浓度变化，范围分别为507~1743ppmv、122~1002ppmv。早白垩世Berriasian-Valanginian期大气CO2浓度在507~1244ppmv，早Barremian期大气CO2浓度在527~969ppmv，浓度较低；晚期（Early-Albian）古大气CO2浓度在1015~1743ppmv。晚渐新世大气CO2浓度波动范围较大，平均值接近其他方法获得的结果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 白垩纪-古近纪气候及陆地古环境演变背景

1.2 白垩纪-古近纪大气CO2浓度研究现状

1.3 利用成壤碳酸盐重建大气CO2含量研究进展

1.4 选题依据及研究意义

1.5 论文概况

第二章 研究区地理地质概况

2.1 兰州盆地、六盘山自然地理背景

2.2 区域地质概况

第三章 兰州、六盘山盆地钙结核层位与特征

3.1 地层层序与年代框架

3.2沉积环境

3.3钙结核岩石学特征

第四章 样品采集及测试方法

4.1 样品采集

4.2 样品测试

第五章 钙结核碳、氧同位素组成

5.1钙结核碳、氧同位素组成

5.2成岩作用对同位素数据影响判别

第六章 大气CO2浓度重建

6.1 研究区古地理及古气候背景

6.2 兰州、六盘山盆地古大气CO2浓度重建

第七章 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 存在的问题及下一步工作展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢