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的開始、演變和結束的變得日益緊迫。古近紀早期是一個地球氣候極其溫暖的時代，具有典型現代澳大利亞東南部和新西蘭地區熱帶-亞熱帶的動植物群（Thomas et al.,2020），且古新世-始新世時期釋放到大氣中CO2總量與與現今人類燃燒化石燃料排放CO2總量相似，因此被認為是未來暖地球氣候系統的一個很好的模擬實例（Zeebe and Zachos,2013）。
目前關于南太平洋古近紀的現有數據來自ODP航次177、181、183和189，以及DSDP航次29、35和92。這些ODP/DSDP鉆探點時間較早，大多完成于1973-1999年，始新世沉積物剖面恢復率低或古新世沉積物缺失。其中，最為人們所熟知的當屬1973年DSDP航次29（鉆探點277）。該鉆探點位于新西蘭南部的坎貝爾高原。該鉆探恢復了上古新世到上漸新世碳酸鹽，但是由于當時鉆井取芯技術問題，大部分剖面巖心采收率相對較低，且始新世剖面恢復率低（Kennett et al.,1974）。受制于樣品局限性，對南太平洋的古新世-始新世的研究報道有限，尤其是古新世早期南太平洋的海洋與生態環境對地球科學家來說仍然是知之甚少（圖1）。
近期，中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室的姜連博士后與合作導師王云鵬研究員及國際合作者，通過對一系列國際大洋鉆探計劃378站點獲取的南太平洋早古新世海相巖芯的有機地球化學和碳同位素分析（圖2-3），建立了首個早古新世生物標志物剖面（圖3-4），恢復了南太平洋古近世的古氣候條件和海洋生物圈組成（圖5），從而填補了地質學家對南太平洋早古新世海洋生態環境的認識空白。
圖1 國際大洋鉆探378航次與深海鉆探計劃277采樣巖芯對比
該項研究通過對國際海洋發現計劃378鉆探點U1553（新西蘭坎貝爾高原）的一組早古新世深海巖芯進行了系統的生物標志物、碳酸鹽含量和碳同位素研究，對南太平洋這一時期的海洋生產力、生態群落組成和古環境進行綜合評價，取得了多項重要進展：
（1）根據研究結果建立了新西蘭坎貝爾高原一個新的古新世生物標志物剖面。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志物的成熟度參數表明，這些貧有機質沉積物處于早期成巖階段，其等效鏡質體反射率約為0.4%。
（2）古新世南太平洋的海洋生產力來源組成豐富多樣，包括藻類、細菌、硅藻、鞭毛藻和高等植物等，而主要生產力由水生生物主導 （圖3-4）。
圖2 國際大洋鉆探378鉆探井U1553D總有機碳（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 國際大洋鉆探378鉆探井U1553D不同藿烷類生物標志化合物深度剖面變化圖
（3）生物標志物（伽馬蠟烷指數和同藿烷指數等）、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由氧化-缺氧過渡帶向還原性較強的海洋環境（水深> 1000 m）轉變（圖5）。
圖4 國際大洋鉆探378鉆探井U1553D不同甾烷類生物標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志物記錄彌補了高緯度南太平洋古新世生物圈知識空白，首次提出的古新世沉積模式圖加強了地質科學界對南太平洋的認識，為古新世全球海洋環境的研究提供了新的數據支持。此研究成果近期發表于國際期刊《Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology》上，得到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和中國科學院PIFI項目的資助。
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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
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