海洋和湖泊具有重要的气候环境和生态调节功能。研究地质历史时期海洋和湖泊生态系统的生物群落的组成、结构和演变,将为解决当前面临的环境问题,评估可持续发展提供科学依据。生物标志物具有生物专属性,提供了使我们能够从分子水平上研究地质历史中各种生物演变的工具。本文初步总结了海洋和湖泊生态系统中的生物标志物(烷烃、酸类、醇类、酮类、酯类、甾类、藿类、萜类和甘油四醚类等)的特征和来源。陆生高等植物来源的生物标志物,以长链的烷烃、脂肪酸、脂肪醇和木质素、萜类等较为常见;水生微藻来源的生物标志物有长链烯酮、烷基二醇和高度支链类异戊二烯类化合物(HBIs)等;微生物来源的生物标志物有细菌藿烷多元醇(BHPs)、异形胞糖脂和支链烷烃类等。今后结合生物标志物单体同位素分析和基因、蛋白质组学等现代分子生物学研究,加强不同生物标志物对应的生物种属的生态学研究,古今生态研究相结合,可以为某些生物标志物的分子来源研究提供新的可行途径。本文还综述了生物标志物指标在重建海洋和湖泊生态系统的组成、结构、生产力和营养状况方面的应用。未来的研究将偏向于从定性向定量化重建转变,在海洋研究中应用较成熟的指标将越来越多的被用于湖泊环境中。此外,多指标结合使用将提高重建古生态系统的可靠度。

本文选择浑善达克沙地南缘濒临干涸的碱湖为研究对象,综合分析湖泊及流域表层沉积物的粒度、总有机碳(TOC)及其同位素(δ¹³C_TOC)指标的空间分布特征及环境指示意义。结果表明,湖泊水域区及滩地区的黏土与粉砂组分含量高,TOC含量多低于1%,而东缘的盐生草甸砂组增加,同时TOC含量升高至10.75%;δ¹³C_TOC值表现为从西向东,即水域区(-24.88‰)、滩地区(-25.17‰)、盐生草甸(-27.93‰)呈逐渐偏负的趋势。水域区表层沉积物粒度端员组分分析表明,粗粒端员(近源风成组分及洪积组分)含量的增加指示湖泊退缩及流域植被退化;水域区低TOC指示水生植物基本消失,陆源C₃植物成为湖泊沉积物有机质的主要来源,控制了δ¹³C_TOC的波动。当湖泊彻底干涸,裸露滩地的粒度初始以细粒组分(黏土、粉砂)为主,而后强烈的风蚀作用将富盐细粒带走,沉积物的粒度变粗,盐度降低,盐生植被入侵。此后沉积物的TOC含量显著增加,而δ¹³C_TOC值逐渐偏负可能与上覆盐生植被演替过程中C₃植物生物量增加有关。因此,乌日图音淖尔现代沉积过程及机理的研究,加深了对浑善达克沙地碱湖干涸过程中沉积及生态演化过程的认识,也为古环境的重建提供了重要依据。

广东省雷州半岛新生代钻孔ZKA01揭露的地层序列自下向上为渐新统涠洲组、中新统下洋组、角尾组、灯楼角组、上新统望楼港组、下更新统湛江组和中更新统北海组,涠洲组—望楼港组为滨浅海沉积,湛江组和北海组为陆相河湖相沉积。本文在ZKA01钻孔地层中自下向上88个层位中获取的29311粒孢粉化石的81个属中,选取了常见的种子植物花粉种属42个,通过共存因子分析法,定量重建了研究区晚渐新世—早更新世的古气候参数,划分出晚渐新世—早中新世(25~17 Ma)、中中新世(17~13.5 Ma)、晚中新世—上新世初期(13.5~4 Ma)和上新世—早更新世(4~1.5 Ma)4个气候演化阶段。孢粉共存因子定量法重建的研究区晚渐新世—早更新世4个阶段的古气候变化过程能较好地与全球气候变化的趋势相匹配,晚渐新世—早中新世温度降低的时间拐点大致可与Mi1a气候变冷事件相吻合。中中新世可以与中中新世气候适宜期(MMCO)相对应,表现为炎热潮湿的气候特征。中中新世晚期的气温是下降的,在一定程度上响应了Mi3中中新世气候变冷事件。

目前的勘探成果表明,南海北部到东海南部的广阔海域普遍发育中生代地层,但是除了在台西南盆地发现工业油气藏之外,其他地区的中生界尚未有大的勘探突破。本次研究将中生代南海北部—东海南部作为一个整体,开展大地构造背景分析,厘清各构造时期盆地的性质及其形成演化机制,探讨油气资源潜力。结果表明:南海北部—东海南部从晚三叠世到白垩纪整体为一个大型盆地,盆地的演化受其周围板块相互运动所控制;晚三叠世(T₃)主要受特提斯构造域控制,发育被动陆缘边缘海沉积盆地;从早侏罗世(J₁)到早白垩世均受古太平洋板块(伊泽奈崎板块)向欧亚板块俯冲机制的控制,其中早—中侏罗世(J_1-2)发育弧前坳陷盆地,晚侏罗—早白垩世(J₃—K₁)盆地性质为弧后断陷盆地;晚白垩世(K₂)受太平洋板块、欧亚板块和印度板块的联合控制,性质依然为弧后断陷盆地,与前期相比,裂陷强度加大;海水由东南方向侵入,地层垂向上由海相向陆相逐渐过渡,由东南向西北和东北方向,水体逐渐变浅,亦由海相向陆相逐渐演变;中生界在南海北部潮汕坳陷等地区发育深海相和海湾相泥岩,在东海南部基隆坳陷也发育良好的海湾相泥岩,生烃潜力大,具有形成大型油气藏的物质基础和地质条件,勘探潜力巨大。本次研究结果可以为南海北部—东海南部中生界的油气资源勘探提供依据。

本文通过对中国东部海域地质地球物理资料进行综合分析,特别是近十年来海洋区域地质调查最新采集的地球物理资料,梳理了研究区基础地质特征,探讨了陆区大地构造单元在海区的延伸。研究表明:渤海和北黄海为典型的华北型基底并发育华北型沉积盖层;南黄海为典型的扬子型基底并发育扬子型沉积盖层;东海陆架为华夏型基底,东部很可能发育晚古生代沉积盖层,其上叠置了晚三叠世以来沉积盖层。下扬子地块西侧通过左旋走滑的郯庐断裂带,东侧通过右旋走滑的朝鲜西缘断裂带揳入华北地块中,朝鲜西缘断裂带兼具走滑和俯冲带性质。整个朝鲜半岛无论从变质基底和沉积盖层来看都类似于华北地块。扬子地块在北侧和东侧都发育“鳄鱼嘴”式构造,扬子地块的下地壳向北、向东俯冲于华北地块之下,而上地壳则仰冲于华北地块之上。江绍结合带表现为宽50~70 km的NE向高磁异常条带,进入杭州湾后走向转为近EW向,经舟山群岛、大衢山岛及附近岛屿,过东海陆架虎皮礁凸起向东进入日本九州岛。虎皮礁凸起的岩石很可能类似于大衢山岛,为一套俯冲增生杂岩。