早白垩世兴安岭群古生态与古气候演化：海拉尔盆地孢粉学与锆石U-Pb年代学新证据

本研究针对早白垩世陆地植被演化与古气候重建的科学问题，通过海拉尔盆地HD4井的孢粉学分析结合LA-ICP-MS锆石U-Pb定年，识别出Berriasian至Barremian期三个孢粉组合带，揭示了从以Cycadopites为主的湿热环境向针叶林-蕨类群落的温凉气候转变过程，为东亚陆相地层对比和古环境重建提供了关键证据。

　　

早白垩世是地球历史上一个充满变革的时期，陆地植被经历重大演替，被子植物开始崛起，同时全球气候系统发生显著重组。在这个关键地质节点，东亚大陆保存了丰富的陆相沉积记录，但不同盆地间的精确地层对比始终存在挑战。海拉尔盆地作为中国东北部重要的中生代裂谷盆地，其超过6000米的连续沉积序列就像一本保存完好的"地质日记"，特别是其中的兴安岭群（铜钵庙组和南屯组），记录了从粗粒冲积相到细粒湖相沉积的完整环境演变过程。

大庆油田有限责任公司勘探开发研究院的研究人员联合国际团队，对海拉尔盆地红旗凹陷HD4井开展了系统性研究。通过整合孢粉生物地层学和锆石U-Pb同位素定年技术，成功建立了该区域首个高精度年代-生物地层框架，相关成果发表在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》上。这项研究不仅解决了区域地层对比难题，更揭示了早白垩世东亚陆地生态系统对气候变化的响应机制。

研究采用三大关键技术：1）标准HCl-HF-HCl孢粉处理流程处理45个岩样；2）LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）对相邻火山层锆石进行U-Pb定年；3）孢粉组合的定量统计与古气候指标分析。所有样品均采自HD4井（118°19′4″E，48°59′31″N）的铜钵庙组和南屯组。

【地质背景与地层学】研究确认海拉尔盆地位于中亚造山带东段，其NE向断裂控制的凹陷结构记录了早白垩世伸展构造背景。HD4井揭示的沉积相变表明，从铜钵庙组的冲积扇-河流相到南屯组的湖相沉积，反映了盆地持续沉降过程。

【孢粉学分析】在39个产孢粉样品中识别出三个特征组合：1）BDC组合（Biretisporites-Densoisporites-Cycadopites），以苏铁类花粉为主，指示Berriasian-Valanginian期湿热环境；2）FUP组合（未命名），显示针叶类增加；3）上部组合蕨类和苔藓比例显著升高。孢粉颜色（浅黄至橙色）反映样品热成熟度较低。

【年代学框架】锆石U-Pb定年数据将铜钵庙组限定在Berriasian-Valanginian（约145-133Ma），南屯组为Hauterivian-早Barremian（约133-125Ma）。这一结果与孢粉生物地层指示的时代高度吻合。

【古环境演化】最显著的发现是植被组成呈现明显气候指示性变化：早期Cycadopites-dominated组合反映年均温>20℃的megathermal（超热带）条件，向上逐渐转变为适应温凉气候的针叶林-蕨类群落。这种转变与全球早白垩世气候变冷趋势同步，但研究区始终保持湿润环境，这与湖盆扩张所反映的持续湿润条件一致。

研究结论部分强调，这项工作的创新性体现在三个方面：1）首次建立了海拉尔盆地高精度的年代-生物地层"标尺"；2）揭示了东亚陆地生态系统对早白垩世气候变化的独特响应模式；3）证实了构造沉降对古环境演变的控制作用。特别是发现尽管存在降温趋势，但区域湿度持续保持，这种"温凉湿润"的古气候模式明显不同于同期全球其他地区，可能与古太平洋板块俯冲引发的特殊大气环流模式有关。

该研究由张岩（Yan Zhang）领衔的国际团队完成，获得国家自然科学基金（41888101）资助。论文数据对重建东亚早白垩世古地理格局具有里程碑意义，建立的生物地层框架已直接应用于大庆油田的油气勘探实践。正如审稿专家所言，这项工作"为理解陆地生态系统对温室气候变化的响应提供了关键的古生物学证据"。