随着全球温度升高，我国的气候、水文、土壤、生态和流域地表物质运动如何响应，是受到关注的重要科学问题。然而，要准确地回答这些问题，仍然有不少困难。在地球气候与环境演化的历史上，曾经出现过多次全球高温时期，那时两极地区并没有冰盖、或者只有南极发育小面积的冰盖，这些气候暖期是认识地表环境特征的重要参考。其中，距今5000-3000万年的始新世-渐新世期间，全球温度高，从两极没有冰盖发展到南极出现冰盖，这段时间是揭示暖期地球环境的最佳“窗口”之一。在我国中部东秦岭地区的渭河盆地、卢氏盆地等，保存着大量的始新世-渐新世沉积物，成为认识暖期我国自然地理环境的重要证据。近日，公司师生围绕暖期东秦岭环境演变规律和机制的科学问题，在权威学术刊物《第四纪研究》发表了6篇论文（图1，图2），阐述他们的新发现。
图1. 当期《第四纪研究》封面为东秦岭卢氏盆地的地表景观和沉积地层
（鹿化煜 提供照片）
图2. 当期《第四纪研究》专题论文目录
以博士生邵可涵为第一作者的论文（图3），对卢氏盆地保存的>1000 m厚的连续的始新世河湖相沉积物（从下到上分为张家村组、卢氏组和大峪组），进行了沉积特征、年代和环境记录的综合研究。结果表明：1）碎屑磷灰石裂变径迹与碎屑锆石U-Pb年龄指示沉积序列年代晚于约60 Ma，与前人将张家村组-卢氏组化石组合对比到中始新世的结论基本吻合。2）始新统张家村组沉积相演化表现为冲积扇→河流→洪泛平原或滨湖，反映盆地拉张、初期成湖的过程；卢氏组为滨浅湖→深湖/半深湖→滨浅湖或洪泛平原→浅湖/半深湖，反映湖泊开始稳定出现后的扩张、收缩和复活过程；大峪组为河流→洪泛平原→冲积扇，反映湖泊淤满消亡后河流与冲洪积物相继充填的历史。3）沉积相、化石组合、盐类矿物种类揭示中始新世卢氏盆地古气候为半湿润半干旱，地表景观呈现径流活跃、动物种类多样、树木茂盛、发育淡水至微咸水湖的特征，并可能具有一定的季节性。以硕士生吕帆为第一作者的论文，对卢氏盆地中始新世河湖相沉积展开沉积学与物源分析，测试了27个层位的碎屑锆石U-Pb年龄。他们认为，张家村组、卢氏组沉积物主要来自于相对远源的北秦岭造山带和南秦岭造山带。大峪组下部物源转变成以近源的北秦岭造山带和华北克拉通南缘两个构造单元为主。大峪组上部地层沉积环境转变为冲积扇，可能与东南方栾川地区晚中生代花岗岩的抬升-剥露有关。卢氏盆地中始新世河湖相沉积序列揭示了卢氏古湖从形成到消亡的过程和山-盆地貌侵蚀、搬运和堆积的历史，并记录了秦岭山脉两期区域隆升事件。以硕士生高鑫为第一作者的论文，认为卢氏盆地中始新世湖相沉积物物质组成以碳酸盐、粘土和粉砂为主，其中碳酸盐沉积为表生条件下封闭或半封闭淡水湖或微咸水湖化学作用自生成因。他们使用傅里叶红外光谱（FTIR）漫反射法测定沉积物碳酸盐含量，发现其与磁化率具有一定的负相关关系，分别指示了内源化学沉积和外源碎屑输入的贡献量，受控于流域蒸发量与降水量的共同作用，揭示了中始新世卢氏盆地的干湿变化。当流域更加湿润，即降水量增加（蒸发量减少）时，径流量相应增加，不利于碳酸盐沉淀而有利于外源碎屑输入，表现为沉积物碳酸盐含量降低、磁化率数值升高。在已有年代框架的基础上，他们建立了卢氏盆地湖相沉积物碳酸盐含量时间序列，记录了在中始新世气候适宜期（MECO）卢氏盆地较为湿润的气候环境，并且具有多旋回变化，可能与地球运动轨道的周期变化相关。
图3. 卢氏盆地始新世沉积环境变化过程和沉积记录 (邵可涵等, 2024)
硕士生胡少磊等的论文，对渭河盆地新生代沉积中心固市凹陷荔参1井（钻探井深6535 m）下部的始新世红河组（6527~5529 m）和渐新世白鹿塬组（5315~4759 m）样品进行了Sr和Nd同位素分析。结果显示，红河组样品Sr和Nd同位素平均值分别是87Sr/86Sr=0.716127和εNd=-13.5，白鹿塬组Sr和Nd同位素平均值分别是87Sr/86Sr=0.720461和εNd=-12.4。分粒级（< 2 μm，2~64 μm和>64 μm）Sr和Nd同位素测试结果表明，粒度效应对渭河盆地始新世-渐新世沉积物硅酸盐矿物的Sr同位素值影响较大，而对Nd同位素影响较小，表明硅酸盐矿物Nd同位素值可作为渭河盆地沉积物物源的指示。结合潜在源区Sr和Nd同位素分布特征，他们发现渭河盆地始新世和渐新世沉积物主要来自于秦岭造山带和鄂尔多斯地块的贡献，其物源变化与构造抬升和气候演变密切相关。渭河盆地始新世和渐新世沉积物传输和堆积过程与晚新生代相似，具有相对稳定的两端元物源，为利用红河组和白鹿塬组沉积序列重建古气候古环境奠定了良好的基础。硕士生陈璇璇等的论文，基于渭河盆地厚度为413.95 m的支家沟剖面34.89~31.51 Ma时段的河湖相沉积，获得了高分辨率总碳酸盐、方解石含量变化序列；结合薄片及扫描电镜分析，她们建立了晚始新世-早渐新世渭河盆地气候和环境演变时间序列，探讨始新世-渐新世转型期（EOT）渭河盆地古气候对全球温度变化的响应。34.89~33.89 Ma，高含量的总碳酸盐、方解石指示气候较为温暖干旱，沉积序列指示从滨湖相向湖泊三角洲相过渡；33.89~33.09 Ma期间，低含量的总碳酸盐、方解石指示气候偏凉且相对湿润，沉积环境为湖泊三角洲向滨浅湖过渡，水位逐渐上升；33.09~31.51 Ma，总碳酸盐、方解石含量变化与地层岩性变化有较好的一致性，此时沉积相为滨湖相，湖泊水位可能高于34.89~33.89 Ma，但低于33.89~33.09 Ma。结合全球温度变化序列，她们的研究认为渭河盆地始新世晚期-渐新世早期湿度变化可能受全球温度驱动的蒸发量控制。硕士生郁晓春等（图4）的论文，认为广泛分布于渭河盆地的红河组为中始新世到晚始新世的滨浅湖相-冲积扇堆积，剖面出露厚度超过330 m，盆地沉积中心钻探厚度大于1000 m，为一套红色的碎屑沉积间化学沉积序列。盆地边缘的红河组沉积物含碳酸盐岩、泥岩、砂岩和少量砾岩，沉积中心以泥质灰岩、泥岩和粉砂岩为主。他们对蓝田支家沟红河组（时代为46~33 Ma）2910个样品的磁化率测试表明，红河组沉积物磁化率值在0~20×10-8 m3/kg之间，整体偏低，频率磁化率值也相对较低（0~11%），与中国西北部新生代红层磁化率总体较低相似。高分辨率磁化率测试证实了红河组堆积时期干湿变化的多旋回和阶段性，受到太阳辐射变化影响，并受到下垫面的反馈驱动。红河组泥岩和粉砂岩的磁化率值偏高，而砂岩的磁化率值较低，载磁矿物以赤铁矿为主。盆地周围岩体弱磁性物质的快速输入，降低了红河组粗颗粒沉积物的磁化率值。在中、晚始新世的轨道-构造时间尺度，红河组沉积序列粒度变化受到湖面波动控制。湖面上升时湖滨地区沉积物颗粒偏细，磁化率值高；反之，磁化率值低。因此，磁化率高低变化指示了湖面高低波动，进而指示了气候的干湿变化。分析还表明，中、晚始新世渭河盆地湖面多旋回变化和阶段性变干，与全球温度变化和降温过程可良好对比，指示全球温度降低可能抑制水汽循环，进而驱动始新世东亚内陆干旱的发展。
图4. 渭河盆地始新世红河组磁化率变化揭示的气候周期变化(郁晓春等, 2024)
同期，还发表了公司硕士生文再忠等关于黄河中游更新世黄土旧石器与古人类行为的论文。
公司鹿化煜教授是全部论文的通讯作者；参加研究的还有公司林春明、季峻峰、李广伟、弋双文、张红艳等教授、高工和张瀚之、赖文、冯晗、王可欣等老师，以及中国科学院李小强、王社江研究员、陕西省考古研究院张改课副研究员、公司的多位研究生等。这些研究得到了国家自然科学基金委创新研究群体项目(批准号: 42021001)和国际合作重点项目(批准号: 41920104005)的资助。
论文网址: http://www.dsjyj.com.cn/qs/current