新聞動(dòng)態(tài)姜連等-PPP：利用碳同位素和生物脂類(lèi)化合物解密古新世南太平洋海洋環(huán)境
隨著全球氣候變暖的不斷加劇，了解極端溫暖地球氣候系統(tǒng)的開(kāi)始、演變和結(jié)束的變得日益緊迫。古近紀(jì)早期是一個(gè)地球氣候極其溫暖的時(shí)代，具有典型現(xiàn)代澳大利亞?wèn)|南部和新西蘭地區(qū)熱帶-亞熱帶的動(dòng)植物群（Thomas et al., 2020），且古新世-始新世時(shí)期釋放到大氣中CO2總量與與現(xiàn)今人類(lèi)燃燒化石燃料排放CO2總量相似，因此被認(rèn)為是未來(lái)暖地球氣候系統(tǒng)的一個(gè)很好的模擬實(shí)例（Zeebe and Zachos, 2013）。
目前關(guān)于南太平洋古近紀(jì)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)自ODP航次177、181、183和189，以及DSDP航次29、35和92。這些ODP/DSDP鉆探點(diǎn)時(shí)間較早，大多完成于1973-1999年，始新世沉積物剖面恢復(fù)率低或古新世沉積物缺失。其中，最為人們所熟知的當(dāng)屬1973年DSDP航次29（鉆探點(diǎn)277）。該鉆探點(diǎn)位于新西蘭南部的坎貝爾高原。該鉆探恢復(fù)了上古新世到上漸新世碳酸鹽，但是由于當(dāng)時(shí)鉆井取芯技術(shù)問(wèn)題，大部分剖面巖心采收率相對(duì)較低，且始新世剖面恢復(fù)率低（Kennett et al., 1974）。受制于樣品局限性，對(duì)南太平洋的古新世-始新世的研究報(bào)道有限，尤其是古新世早期南太平洋的海洋與生態(tài)環(huán)境對(duì)地球科學(xué)家來(lái)說(shuō)仍然是知之甚少（圖1）。
近期，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的姜連博士后與合作導(dǎo)師王云鵬研究員及國(guó)際合作者，通過(guò)對(duì)一系列國(guó)際大洋鉆探計(jì)劃378站點(diǎn)獲取的南太平洋早古新世海相巖芯的有機(jī)地球化學(xué)和碳同位素分析（圖2-3），建立了首個(gè)早古新世生物標(biāo)志物剖面（圖3-4），恢復(fù)了南太平洋古近世的古氣候條件和海洋生物圈組成（圖5），從而填補(bǔ)了地質(zhì)學(xué)家對(duì)南太平洋早古新世海洋生態(tài)環(huán)境的認(rèn)識(shí)空白。
圖1 國(guó)際大洋鉆探378航次與深海鉆探計(jì)劃277采樣巖芯對(duì)比
該項(xiàng)研究通過(guò)對(duì)國(guó)際海洋發(fā)現(xiàn)計(jì)劃378鉆探點(diǎn)U1553（新西蘭坎貝爾高原）的一組早古新世深海巖芯進(jìn)行了系統(tǒng)的生物標(biāo)志物、碳酸鹽含量和碳同位素研究，對(duì)南太平洋這一時(shí)期的海洋生產(chǎn)力、生態(tài)群落組成和古環(huán)境進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，取得了多項(xiàng)重要進(jìn)展：
（1）根據(jù)研究結(jié)果建立了新西蘭坎貝爾高原一個(gè)新的古新世生物標(biāo)志物剖面。一系列藿烯、ββ藿烷、甾烷的賦存和分布特征以及基于生物標(biāo)志物的成熟度參數(shù)表明，這些貧有機(jī)質(zhì)沉積物處于早期成巖階段，其等效鏡質(zhì)體反射率約為0.4%。
（2）古新世南太平洋的海洋生產(chǎn)力來(lái)源組成豐富多樣，包括藻類(lèi)、細(xì)菌、硅藻、鞭毛藻和高等植物等，而主要生產(chǎn)力由水生生物主導(dǎo) （圖3-4）。
圖2 國(guó)際大洋鉆探378鉆探井U1553D總有機(jī)碳（TOC）、硫含量、甲烷含量、碳酸鹽含量以及碳酸巖碳同位素深度剖面變化圖
圖3 國(guó)際大洋鉆探378鉆探井U1553D不同藿烷類(lèi)生物標(biāo)志化合物深度剖面變化圖
（3）生物標(biāo)志物（伽馬蠟烷指數(shù)和同藿烷指數(shù)等）、碳酸鹽碳同位素(- 27.9‰~ +2.0‰)、硫含量和甲烷含量表明，古新世南太平洋的氧化還原性質(zhì)由氧化-缺氧過(guò)渡帶向還原性較強(qiáng)的海洋環(huán)境（水深> 1000 m）轉(zhuǎn)變（圖5）。
圖4 國(guó)際大洋鉆探378鉆探井U1553D不同甾烷類(lèi)生物標(biāo)志化合物深度剖面變化圖
圖5 （a）南太平洋早古新世(~65 Ma) IODP 378 Site U1553地理位置圖（據(jù)Cande and Stock, 2004修訂)。（b1-b2）鉆探井U1553D巖性單元Va和Vb沉積模型。
該研究成果展示的生物標(biāo)志物記錄彌補(bǔ)了高緯度南太平洋古新世生物圈知識(shí)空白，首次提出的古新世沉積模式圖加強(qiáng)了地質(zhì)科學(xué)界對(duì)南太平洋的認(rèn)識(shí)，為古新世全球海洋環(huán)境的研究提供了新的數(shù)據(jù)支持。此研究成果近期發(fā)表于國(guó)際期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》上，得到國(guó)家自然科學(xué)基金（42203029）、廣東省自然科學(xué)基金（2024A1515012436）和中國(guó)科學(xué)院PIFI項(xiàng)目（2024PVA0106）的資助。
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論文信息：Jiang, L. (姜連), Ausín, B., Khanolkar, S., Wang, Y. (王云鵬), George, S.C., 2024. Unlocking the geochemical features of the Paleocene southern Pacific Ocean using carbon isotopes and biolipids. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 650, 112368.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2024.112368
