恐龙时代的旅行

  发生重大波动的时期

  初步研究揭示了白垩纪中晚期的陆地环境,是对海底岩心记录的有益的补充。“这似乎是一个发生了重大波动的时期,发生了很多变化。”王成善说。研究团队通过分析甲壳类壳体化石中的氧和碳同位素并作为古温度和大气二氧化碳含量的替代性指标,发现大气二氧化碳含量在晚白垩世300万年中加倍然后又减半(研究团队正在将这些结果整合以公开发表)。同样的技术表明在10个百万年的时间内温度下降了7℃,可能发生在白垩纪“超级温室气候”时期,那时的温度实际上比今天要高。

  湖平面似乎也有明显的波动:研究人员发现在一些岩心中有古土壤发育的迹象,这表明盆地内可能发生了几次完全的干化。如果这被证明是正确的,这可以用来重建这些干旱气候时期的气候变化机制,Parrish说。

  研究人员希望重建这样的场景,通过对沉积物成分的进一步分析确定气候波动的原因。他们也希望通过锶等元素的同位素确定沉积物的来源以及水进入盆地的流向。三角洲沉积物在松辽盆地中的含量很可能与现代尼罗河的含量一样大,因此汇入这个湖泊中的河流可能流经几百甚至几千公里,带来的沉积物可能蕴含了很远地区地质与生态事件的信息。

  松辽盆地的岩心也许能够解释一个长期的科学争论:在白垩纪超级温室气候时期,那么热的环境中,是否有可能有今天南极一半大小的冰盖存在。例如对岩心建立的更精细的温度记录或将解答是否可能存在更短暂的气候寒冷期,又例如科研团队已经发现的7℃的降温。

  同时岩心可以回答一些关于白垩纪—古近纪生物集群绝灭事件迫切需要回答的问题,很多学者认为这次生物绝灭事件由小行星或者彗星撞击到墨西哥尤卡坦半岛Chicxulub地区及撞击之后的气候变化造成的。大多数证实这一理论的样品取自海洋沉积物。松辽盆地的陆地记录可以揭示在远离陨石撞击坑的地区,小行星的撞击是如何影响陆地生命的。“松辽盆地的沉积物岩心将会帮助我们建立这些极端事件的完整画面。”松辽项目的另一位主要研究人、维也纳国家自然历史博物馆馆长Christian Koeberl说。

  回答这些问题的关键,是对岩心精确定年。这将有助于松辽盆地沉积物与海洋沉积记录的对比。“没有精确的时间框架,其他任何可能从岩心中提取出的信息的价值都会被大大削减。”美国威斯康星大学地质年代学家Bradley Singer说。

  为了对岩心进行定年,中国科学院地质与地球物理研究所的邓成龙和他的同事们对岩心每半米进行取样,测试了近4400块样品的磁性矿物颗粒的磁性方位。每块岩石中的富铁颗粒指示了岩石形成时期的地球磁场方向。磁场的极性每几十万年就会跳动一次,这些转变都记录在岩石中。

  磁性日历

  邓成龙和他的团队建立了松辽盆地岩心的一个初步的磁性地层序列,他们可以据此与全球古地磁记录对比。但是为了获得更精确的对比,研究人员需要寻找岩心中的火山沉积物层——其中富含U和其他元素的同位素——可以通过放射性衰变知道它们的年龄。他们已经发现了一些厘米级厚的火山灰层足够用来进行这种年龄测试,同时希望可以发现更多。

  其他尚未发表的结果也指示了白垩纪—古近纪界线的可能位置。中国地质大学(北京)古生物学家万晓樵通过孢子、花粉、浮游植物和介形虫化石确定的界线位置比原来低大约100米。研究人员正在试着找出是什么原因导致估计的位置不同,并且把界线确定在2~3米内,从而可以通过精细的地球化学分析寻找微量元素(如铱),是在陨石中富集并且随陨石撞击散布到全球。

  钻探的第二步,即获取另外的7500米岩心,取决于下一步的经费支持。ICDP将会提供120万美元的经费,而王成善希望可以从中国政府获取对钻探实施的另外2亿元人民币的经费支持。大庆油田副总经理、地质学家冯志强希望钻探项目可以更深入了解盆地地质结构和沉积过程,“这些知识将会大大帮助我们更加有效地寻找新资源。”他说。

  王成善对于科学成果更加兴奋。他拿起一块岩石,眼睛立刻闪出光亮,并在手里掂量着岩石的重量,“这不是结束,”他说,“这是一次激动人心的科学探索的开始。”

  (源于2010年Nature杂志第467期,第150~151页。黄永建/译)

  王成善 2006年获得北京市优秀教师称号,中国地质大学地球科学与资源学院教授,教龄25年。

  2006年6月14日,中国地质大学申请的“白垩纪重大地质事件与温室气候变化”项目正式通过“973”计划评审,科研经费为2600万元,王成善为该项目的首席科学家。

  其主要研究方向为沉积学与大地构造学,重点研究地域为青藏高原。20多年来,他坚持在条件恶劣的青藏高原进行地质科学考察和研究,在青藏高原基础地质与含油气盆地分析和矿产资源研究等方面取得了较为系统的创造性成果和明显的经济效益。获部级科技成果一等奖1项,二等奖6项,三等奖4项,四等奖1项,国内外公开发表论文190余篇,多次主持全国性、国际性学术会议并应邀发言。2003年,获中国地质学界最高奖项——李四光奖。


《科学时报》





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