王文博 蘇尚國(guó) 王娜 李瑞鵬, 2

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083 2.深圳云創(chuàng)瑞誠(chéng)數(shù)據(jù)科技有限公司，深圳 518101

地球系統(tǒng)科學(xué)是將全球大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈作為相互作用的大系統(tǒng)，研究圈層與圈層之間的物理、化學(xué)、生物過(guò)程，其時(shí)間尺度自數(shù)年、數(shù)十年、百年至數(shù)百年(Kump, 2010)。地球系統(tǒng)科學(xué)是當(dāng)今地球科學(xué)的研究前緣以及研究熱點(diǎn)(侯增謙, 2010; 莫宣學(xué), 2019)。

白堊紀(jì)時(shí)期的地球系統(tǒng)是整個(gè)地球歷史中變化最劇烈的時(shí)期之一。期間發(fā)生了眾多重大地質(zhì)事件，如大規(guī)模巖漿活動(dòng)(Larson, 1991; Jones and Jenkyns, 2001)、大洋缺氧事件(Schlanger and Jenkyns, 1976; Jenkyns, 1980)、大洋富氧事件(Huetal., 2005; 王成善和胡修棉, 2005)、白堊紀(jì)全球極熱事件(Huetal., 2020)、超靜磁帶出現(xiàn)(Helsley and Steiner, 1969; Croninetal., 2001; 史瑞萍等, 2002; Zhao, 2005)、中國(guó)東部大規(guī)模巖石圈減薄(Perryetal., 1988; 鄧晉福, 1988, 2006; Daley and DePaolo, 1992; Platt and England, 1994; Turneretal., 1996)、白堊紀(jì)末生物集群絕滅事件(Walliser, 1996)，等等。這些事件之間有怎樣的成因聯(lián)系？是如何相互制約？為此我們選擇早白堊世時(shí)期發(fā)生的各種地質(zhì)事件，探討重大地質(zhì)事件的觸發(fā)機(jī)制和發(fā)生過(guò)程，從地球系統(tǒng)科學(xué)角度，探究早白堊世時(shí)期地球深部過(guò)程、溫室氣體的釋放以及氣候變化的耦合關(guān)系。

1 中生代火成巖時(shí)空分布

1.1 中生代中國(guó)火成巖分布

大部分學(xué)者認(rèn)為大規(guī)模巖漿活動(dòng)與巖石圈的減薄有關(guān)，且很早就有人對(duì)此問(wèn)題作了討論，鄧晉福等(1996, 2006)、吳福元和孫德有(1999)、吳福元等(2000)對(duì)中國(guó)北方臺(tái)地演化史的分析表明，燕山期中國(guó)東部巖石圈開始大規(guī)模減薄，最大巖石圈減薄開始于130Ma之后，結(jié)束于110Ma或100Ma。中國(guó)東部大規(guī)模巖漿活動(dòng)最早始于侏羅紀(jì)(約180Ma)，分別位于張廣才嶺-小興安嶺和大興安嶺北端(鄂霍茨克)，張廣才嶺-小興安嶺最早結(jié)束；當(dāng)張廣才嶺-小興安嶺結(jié)束時(shí)，正是華南大規(guī)模巖漿活動(dòng)峰期(和巖石圈減薄最大)時(shí)間(160Ma左右)；而當(dāng)華南大體結(jié)束大規(guī)模巖漿活動(dòng)時(shí)，華北-大興安嶺才開始大規(guī)模巖漿活動(dòng)(150～125Ma)；136Ma之前，鄂霍茨克山脈垮塌了，再過(guò)10Myr，中國(guó)東部高原才垮塌；這之后，沿東部沿海又興起一次大規(guī)模巖漿活動(dòng)，終止于早白堊世晚期(張旗等, 2009)。

我國(guó)中生代大火成巖省分布如圖1所示。

圖1 中生代中國(guó)火成巖分布圖(吳福元和孫德有, 1999; 吳福元等, 2000; 張旗等, 2009; 鄧晉福等, 2016)

1.2 早白堊世中國(guó)火成巖面積、體積估算

中國(guó)東部中生代發(fā)生了大規(guī)模的巖漿活動(dòng)，早白堊世是巖漿活動(dòng)最強(qiáng)烈的時(shí)期。

1.2.1 張廣才嶺-小興安嶺火成巖區(qū)

位于興凱地塊-那丹哈達(dá)地塊和松遼盆地東部(松遼盆地大部分底部可能屬于火成巖區(qū))之間。南北長(zhǎng)約1200km，東西寬約500km，面積約60萬(wàn)km2。在中侏羅世早期(180～160Ma)發(fā)生了較大的巖漿活動(dòng)和巖石圈減薄，巖石圈減薄后最小厚度約為30km。

1.2.2 鄂霍茨克火成巖區(qū)

大部分位于蒙古和俄羅斯境內(nèi)，長(zhǎng)約2500km，寬約為600km，面積約為150萬(wàn)km2。估計(jì)巖石圈減薄是在180Ma之后開始，在136Ma前結(jié)束。巖石圈減薄后最小厚度約為50km。

1.2.3 華南大火成巖區(qū)

主要分布在湖南、江西、福建和廣東四個(gè)省，呈北東-南西向，長(zhǎng)寬約600km×1200km，面積約70萬(wàn)km2。巖石圈的減薄開始時(shí)間大約為160Ma，結(jié)束于150Ma之前，巖石圈減薄后最小厚度約為30km。

1.2.4 華北-大興安嶺火成巖區(qū)

該火成巖區(qū)從黑龍江北部一直到長(zhǎng)江中下游，是現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的中國(guó)東部最大的火成巖集成區(qū)，面積>360萬(wàn)km2。該火成巖區(qū)形成的時(shí)間約為150～125Ma，與此同時(shí)巖石圈變薄至最小，在華北約為70～50km，在大興安嶺變化比較大，從超過(guò)50km至約30km，北端與鄂霍茨克南部山脈重疊，少量埃達(dá)克巖出露于該火成巖區(qū)南部的林西一帶(呂志成等, 2004; 張永北等, 2006)。

1.2.5 東部沿?；鸪蓭r區(qū)

該火成巖區(qū)是巖漿活動(dòng)多期次的產(chǎn)物，其中白堊紀(jì)早期巖漿活動(dòng)最為劇烈。在時(shí)代上，近EW向的火山巖帶形成時(shí)間約為180～170Ma，是中國(guó)東南地區(qū)晚中生代大規(guī)模巖漿活動(dòng)的開端；近NNE向早白堊世火山巖帶約在130～90Ma形成，是中國(guó)東南地區(qū)晚中生代大規(guī)模巖漿活動(dòng)和成礦作用的頂峰期。該火成巖區(qū)可分為兩段：南段位于江西、浙江、福建和廣東四個(gè)省，北段包括蘇魯遼東部沿海地區(qū)，南北兩段總面積大概是70萬(wàn)km2(如果除去江西和廣東地區(qū)，則大概是36萬(wàn)km2。

各大火成巖區(qū)面積和體積估算請(qǐng)見表1。

表1 中國(guó)東部中生代火成巖面積及體積估算表

早白堊世時(shí)期中國(guó)東部火成巖主要分布在華北-大興安嶺火成巖區(qū)和東南沿?；鸪蓭r區(qū)。在該段時(shí)期內(nèi)大致形成了約396萬(wàn)立方千米的火成巖。這些火成巖的形成致使大氣中含氧量降低、二氧化碳含量急劇上升，地球氣溫升高并進(jìn)入溫室氣候階段(Wignall, 2001)。

2 早白堊世中國(guó)鐵礦床成因類型

我國(guó)鐵礦床的類型非常齊全，成礦時(shí)代在太古宙至中、新生代都有發(fā)育，主要有七大類型。本文主要討論早白堊世時(shí)期形成的巖漿型鐵礦床、玢巖型(與火山-侵入活動(dòng)有關(guān)的鐵礦床中的陸相火山-侵入型鐵礦床、少量海相火山-侵入型鐵礦床)及矽卡巖型(接觸交代-熱液型鐵礦床)鐵礦床(崔立偉等, 2012)，如圖2所示。

圖2 早白堊世中國(guó)鐵礦分布圖

2.1 巖漿型鐵礦床

該類鐵礦床與基性、基性-超基性的巖漿侵入作用有關(guān)，由于該類鐵礦中含有豐富的釩和鈦，故通常稱其為釩鈦磁鐵礦礦床。按照其成礦方式可以把該類鐵礦床分為巖漿晚期貫入型鐵礦床和巖漿晚期分異型鐵礦床兩類(謝承祥等, 2009)。部分巖漿型(巖漿晚期貫入型)鐵礦床形成于早白堊世，分布于北京昌平上莊和薛家石梁一帶，如上莊鐵礦床(～129Ma)中的鐵礦石主要以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、晶狀體或塊狀礦石層的形式賦存于橄長(zhǎng)巖上方的輝長(zhǎng)巖下部。網(wǎng)狀礦石(50vol%～85vol% Fe-Ti氧化物)和塊狀礦石(>85vol% Fe-Ti氧化物)含有不同比重的橄欖石、斜長(zhǎng)石、黑云母和角閃石。塊狀和網(wǎng)狀礦石中的氧化物呈顆粒狀，鈦磁鐵礦約為70%，鈦鐵礦約為25%，鎂鋁尖晶石約為5%。Fe-Ti氧化物礦石中橄欖石含有約在70.5%至81.5%之間的鎂橄欖石(Fo)，而閃長(zhǎng)巖和輝長(zhǎng)巖中的鎂橄欖石含量在64.5%至74%之間。Ni的濃度比較低，在bdl(<79×10-6)至660×10-6范圍內(nèi)變化。氧化礦石中的鈦磁鐵礦比硅酸鹽巖石中的鈦磁鐵礦(6.2%～10.9%)含有更高的TiO2(6% TiO2)。與硅酸鹽巖相比，氧化物礦石中的鈦磁鐵礦還具有較高的MgO、Al2O3和V2O3、有較低的Fe3+/Fe2+。氧化物礦石中的鈦鐵礦具有>51%的TiO2、3.3%～8.6%的MgO和低的Fe3+/Fe2+比值，而硅酸鹽巖中的鈦鐵礦包含<51%的TiO2、0.06%～3.3%的MgO和高的Fe3+/Fe2+比值(Liuetal., 2015)。

2.2 玢巖型鐵礦床

玢巖型鐵礦床主要為與陸相火山-侵入作用有關(guān)的鐵礦床，該類型鐵礦床多與中偏基性或中酸性火山巖有關(guān)，且與火山巖、次火山巖有成因上的聯(lián)系。主要形成于玢巖體內(nèi)部或火山碎屑及周圍接觸帶中，成礦時(shí)代為早白堊世。主要分布在寧蕪-廬樅地區(qū)，常稱之為“玢巖鐵礦”(汪國(guó)棟和宋雄, 1996)，如寧蕪-廬樅成礦區(qū)的泥河鐵礦。這種鐵礦床主要是由硫鐵礦、磁鐵礦和硬石膏組成，這三種主要組分共同形成共生的隱伏礦床。在橫向上，礦床的東北部主要是硫鐵礦，西南部主要是磁鐵礦，而介于二者之間的中部則主要是硬石膏。在垂直向上，下部主要是磁鐵礦，上部則為硫鐵礦和硬石膏。其中磁鐵礦的大體形態(tài)呈透鏡狀和似層狀，在輝石閃長(zhǎng)玢巖的穹隆頂部位置形成，且輝石閃長(zhǎng)玢巖的穹隆構(gòu)造控制著磁鐵礦的形態(tài)。硫鐵礦的產(chǎn)出形態(tài)分為兩種，第一種是透鏡狀、似層狀產(chǎn)出，賦存于輝石閃長(zhǎng)玢巖內(nèi)，并伴有磁鐵礦共生；第二種賦存于磚橋組下段的火山巖中(趙文廣等, 2011)，呈似層狀形態(tài)。這種類型的礦床所含有的金屬礦物主要是黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、磁黃鐵礦和菱鐵礦，另外，含有的非金屬礦物主要有鈉長(zhǎng)石、石英、硬石膏、鉀長(zhǎng)石、輝石、碳酸鹽礦物等。該類鐵礦的礦石結(jié)構(gòu)主要是自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)還伴有交代假象結(jié)構(gòu)和篩狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造包括有塊狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈浸染狀構(gòu)造和斑雜構(gòu)造等(杜玉雕和魏國(guó)輝, 2018)。

2.3 矽卡巖型鐵礦(接觸交代-熱液型鐵礦床)

矽卡巖型鐵礦是由于中酸性侵入巖在侵位過(guò)程中，其所含的含礦流體與碳酸鹽巖接觸交代作用形成的，這類鐵礦的礦物組合屬于典型的矽卡巖類，故又稱之為矽卡巖型鐵礦。矽卡巖型鐵礦主要形成于早白堊世，一般來(lái)說(shuō)該類礦床的品位普遍較高，一般形成的都是中型和小型鐵礦，大型的也有但很少。矽卡巖型鐵礦廣泛分布在我國(guó)各地區(qū)，如東部的萊蕪、臨汾、大冶和邯邢等地區(qū)。除此之外，黑龍江翠宏山、內(nèi)蒙古黃崗、廣東連平大頂、陜西木龍溝、浙江漓渚、西藏尼雄、青海肯德可克等也是矽卡巖巖型鐵礦比較重要的分布區(qū)(謝承祥等, 2009; 駱華寶等, 2009)。以邯邢成礦帶大王莊鐵礦床為例，該鐵礦礦物成分較為簡(jiǎn)單，以磁鐵礦為主，并含有少量的褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等；其中脈石礦物主要為透輝石、透閃石、陽(yáng)起石、石英、方解石，此外還有磷灰石、綠泥石、斜長(zhǎng)石以及微量的榍石和褐簾石等；其中的主要金屬礦物磁鐵礦是單獨(dú)晶?；蜃孕?半自形粒狀聚集體，并且磁鐵礦顆粒極不均勻地散布在脈石礦物中，晶粒大小從0.05～1mm都有，且普遍有交代透輝石現(xiàn)象，沿顆粒邊緣或(111)解理經(jīng)常被赤鐵礦交代，也有很少一部分被磁鐵礦交代。同時(shí)，礦石結(jié)構(gòu)常見有包含結(jié)構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu)、自形-半自形晶粒狀結(jié)構(gòu)和他形晶粒狀結(jié)構(gòu)等；主要構(gòu)造包括塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、斑點(diǎn)狀構(gòu)造等(畫玉省, 2017)。

3 早白堊世中國(guó)鐵礦分布和儲(chǔ)量

早白堊世全球鐵礦床成礦大爆發(fā)，該時(shí)期也是中國(guó)鐵礦床主成礦期。中國(guó)早白堊世鐵礦床可以劃分五個(gè)主要成礦帶：邯邢成礦帶、魯西成礦帶、長(zhǎng)江中下游成礦帶、寧蕪-南京成礦帶和永安-梅州-惠陽(yáng)(塌陷)成礦帶(趙一鳴和吳良士, 2004; 鄭建民等, 2007; 杜建國(guó)和常丹燕, 2011)，中國(guó)早白堊世鐵礦分布特征詳見圖2，鐵礦床儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)詳見表2。

表2 早白堊世中國(guó)各類型鐵礦床統(tǒng)計(jì)表

中國(guó)早白堊世鐵礦床成礦類型有：(1)巖漿型鐵礦床；(2)玢巖型鐵礦床；(3)矽卡巖型鐵礦床。

巖漿型鐵礦床的典型代表為北京昌平薛家石梁上莊鐵礦，其形成時(shí)代為132Ma；該類型鐵礦床為巖漿晚期分異的含鐵礦液沿巖體內(nèi)斷裂或接觸帶貫入而成；成礦賦礦圍巖為輝長(zhǎng)巖，礦床規(guī)模一般為中-小型，成礦于早白堊世。

玢巖型鐵礦床多與中偏基性或中酸性火成巖有關(guān)，成礦時(shí)代為早白堊世；主要分布于寧蕪-廬樅地區(qū)，常稱為“玢巖鐵礦”。此外，西藏加多嶺鐵礦也屬于陸相火山-侵入型鐵礦(崔立偉等, 2012)。

矽卡巖型鐵礦成礦時(shí)代主要為早白堊世，主要分布在我國(guó)東部的邯邢、萊蕪、大冶、臨汾等鐵礦集中區(qū)。此外黑龍江翠宏、內(nèi)蒙古黃崗、浙江漓渚、青?？系驴煽?、西藏尼雄等地亦有產(chǎn)出。近年，蘇尚國(guó)等(2014)對(duì)邯邢地區(qū)鐵礦床進(jìn)行了詳細(xì)研究，提出了“含鐵熔體-流體通道成礦系統(tǒng)”成礦模型。模型認(rèn)為在深部巖漿房，中性-基性巖漿與碳酸鹽巖反應(yīng)形成“鐵礦漿”是形成矽卡巖鐵礦床的前提；另外，在深部巖漿房流體的加入產(chǎn)生流體超壓環(huán)境，形成“含鐵熔體-流體”使鐵礦漿密度降低，“含鐵熔體-流體”沿通道(構(gòu)造薄弱帶)快速上侵就位是形成矽卡巖鐵礦床的必要條件。該模型能夠很好的解釋包括礦漿型鐵礦在內(nèi)的不同類型鐵礦的成因。該模型認(rèn)為“鐵礦漿”主要形成于深部巖漿房。由于流體的加入鐵礦漿密度降低變?yōu)楹F熔體-流體流沿構(gòu)造薄弱帶上侵就位成礦，矽卡巖也主要形成于深部，隨鐵礦漿一同上升至地殼淺部，表現(xiàn)為異地矽卡巖。根據(jù)礦體就位深度等特征，從深部到淺部分別表現(xiàn)為巖漿型、玢巖型和矽卡巖型，熱液型鐵礦床。故我們認(rèn)為中國(guó)東部早白堊世所有鐵礦床的形成都經(jīng)歷反應(yīng)①形成。

(7SiO2+12FeO+2MgO+CaO+Al2O3+……)+4CaCO3=4Fe3O4↓+Ca3Al2Si3O8+2CaMgSiO6+4CO2↑

①

4 全球早白堊世鐵礦床分布特征、儲(chǔ)量及Fe-CO2量變核算

從全球尺度上看，早白堊世鐵礦床形成主要分布于環(huán)太平洋帶、環(huán)地中海帶以及環(huán)黑海帶(圖3)。

圖3 早白堊世全球鐵礦分布圖

太平洋成礦帶是由于大洋板片俯沖產(chǎn)生的陸緣弧和島弧環(huán)境下形成礦床，如菲律賓和印尼等都有中小型接觸交代熱液型礦床形成。陸緣弧環(huán)境經(jīng)典成礦區(qū)包括安第斯中部(如秘魯、智利境內(nèi)形成的鐵礦床)，美國(guó)西部和伊利安爪哇-巴布亞新幾內(nèi)亞(楊曉勇和張連昌, 2018)。在安第斯成礦帶的古生代庫(kù)亞尼亞(Cuyania)、阿雷基帕-安托法(Arequipa-Antofalla)、智利尼亞(Chilenia)等多個(gè)地體逐步增生到了岡瓦納大陸邊緣，形成了該區(qū)域的基底構(gòu)造；在此之后又遭受了中-新生代納斯卡板塊向南美大陸的俯沖造山作用(張潮等, 2017)；最終形成了安第斯造山帶，組成了環(huán)太平洋成礦域的重要部分。地中海和黑海在中生代時(shí)期開始閉合，可能依然是大洋板片俯沖造成的大型成礦事件。

經(jīng)過(guò)大量統(tǒng)計(jì)，在鐵礦床爆發(fā)期(早白堊世)全球大約共形成了101.7億噸的鐵礦床(本文涉及鐵礦儲(chǔ)量為靜態(tài)數(shù)據(jù)，隨礦業(yè)發(fā)展有待持續(xù)補(bǔ)充)，在此根據(jù)公式①對(duì)Fe礦形成時(shí)釋放的CO2做半定量估算。根據(jù)公式①我們可以知道形成鐵礦時(shí)釋放的CO2量，從方程式中可以清楚看到每形成1分子Fe3O4就會(huì)伴隨1分子的CO2釋放，又因?yàn)槎哔|(zhì)量比M(Fe3O4):M(CO2)=5.27:1，故全球形成101.7億噸的鐵礦床就會(huì)釋放CO2約19.3億噸。

5 早白堊世氣候變化

5.1 早白堊世全球溫度變化

本節(jié)主要通過(guò)討論早白堊世中國(guó)陸相紅層來(lái)討論當(dāng)時(shí)全球環(huán)境溫度變化。赫特立夫期(約132Ma)形成的勞村組紫灰色泥巖位于浙江省建德市壽昌鎮(zhèn)周村。坂頭組是巴雷姆期(129～127Ma)形成的紅層，呈紫紅、橙黃色調(diào)、粉砂巖和泥巖、鐵質(zhì)皮殼和結(jié)核，位于福建省永安市吉山白堊系剖面(陳丕基, 2000; 李祥輝等, 2009)。始于120Ma左右典型的浙江省江郎山館頭組(K1g)、朝川組(K1c)和方巖組(K1f)紅層等(李祥輝等, 2009; 黃進(jìn)等, 2015)。館頭組、朝川組和方巖組是晚白堊世Aptian期至Santonian期的產(chǎn)物(李祥輝等, 2009; 朱誠(chéng)等, 2009)。館頭組(K1g)為下白堊統(tǒng)永康群底部地層，可以分上下兩段，中段缺失，下段為砂礫巖、砂巖以及深灰色薄層狀粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖，偶爾夾粉砂細(xì)砂巖。朝川組(K1c)的底部是含礫粗砂巖、中粗砂巖，中部是紫紅色塊狀粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾有河流相的砂礫巖，上部是紫紅色粉砂質(zhì)泥巖與砂礫巖、礫巖，相互交錯(cuò)。朝川組的沉積地層中還夾有火山巖夾層，有流紋巖、玄武巖和火山碎屑巖等。方巖組(K1f)是組成江郎山地貌的主體地層，主要是紫紅色、淺灰色巨厚層至塊狀礫巖，夾有砂礫巖、砂巖，中夾透鏡體，同時(shí)也偶爾夾雜火山巖，是一套由山麓沖積扇到河流谷地、湖泊平原、三角洲地帶沉積的河流相、湖相沉積地層。阿爾必期紅層(110Ma)呈紫紅、橙黃色、粉砂巖和泥巖、鐵質(zhì)皮殼和結(jié)核，位于福建省永安市吉山白堊系剖面。賽諾蔓期紅層(100Ma)屬紅色、(粉砂質(zhì))泥巖，存在生物潛穴、植物根系(根跡)，位于浙江省龍游縣小南海鎮(zhèn)曹垅村上白堊統(tǒng)衢縣組。

在早白堊世，當(dāng)時(shí)環(huán)境處于溫室時(shí)期，CO2濃度普遍比較高：145～140Ma剛進(jìn)入早白堊世，CO2濃度開始增高，根據(jù)植物化石氣孔計(jì)算在140Ma左右達(dá)到峰值約860×10-6(Sunetal., 2007)；在140～130Ma左右大氣環(huán)境中CO2濃度有小幅度降低；于135Ma到最低約740×10-6(Chenetal., 2001)并一直持續(xù)至135Ma前后；約132Ma之后，CO2含量陸續(xù)增高，至120Ma達(dá)到高峰約910×10-6(Passalia, 2009)；120Ma后出現(xiàn)急劇下降；直至105Ma前后，根據(jù)植物化石氣孔測(cè)定當(dāng)時(shí)CO2濃度穩(wěn)定在620×10-6左右(Haworthetal., 2005)；直到早白堊世末期又開始出現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)(詳見圖4)。

圖4 全球早白堊世鐵礦床形成和氣候環(huán)境變化之間的耦合關(guān)系圖

從圖4可以清楚的發(fā)現(xiàn)，早白堊世陸相紅層也在華北-大興安嶺、東南沿海地區(qū)廣泛分布，與此同時(shí)鐵礦開始爆發(fā)式形成，巖漿活動(dòng)也在華北-大興安嶺和東南沿海地區(qū)活動(dòng)頻繁，根據(jù)植物化石氣孔計(jì)算的CO2濃度也在隨之發(fā)生規(guī)律性變化，他們之間存在著很明顯的耦合關(guān)系。

5.2 早白堊世恐龍及其他生物形體變化和滅絕事件

侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)古生物的體型由于某種原因發(fā)生了巨大的變化：趨于小型化。翼手龍出現(xiàn)于侏羅紀(jì)晚期，在白堊紀(jì)時(shí)期繁盛；相比于侏羅紀(jì)，白堊紀(jì)翼手龍的頭骨較輕，尾巴也進(jìn)一步地退化，飛行能力變強(qiáng)，但是不擅長(zhǎng)于行走；從侏羅紀(jì)晚期到白堊紀(jì)期間翼手龍整體體型演化趨向小型化。又如侏羅紀(jì)時(shí)期天空中稱霸的依然是翼龍，不過(guò)天空中已經(jīng)出現(xiàn)了新的飛行者——鳥類，它大小如雞，雖然稱之為鳥，但它仍保留了爬行動(dòng)物的特征(羅奕和全景, 2013)。從生物演化的角度來(lái)看，新物種并沒有像同等級(jí)的古老物種一樣具有龐大的體型，說(shuō)明當(dāng)時(shí)演化進(jìn)程仍然是趨于小型化。再如早白堊世約11200萬(wàn)年前到9700萬(wàn)年前，當(dāng)時(shí)最大的肉食性恐龍棘龍，約18m，白堊紀(jì)中期到白堊紀(jì)晚期約10000萬(wàn)到9300萬(wàn)年前最大的肉食性恐龍鯊齒龍，約14m，再到晚白堊世的最后幾百萬(wàn)年里，即7000萬(wàn)年前至6500萬(wàn)年前，當(dāng)時(shí)最大的肉食性恐龍霸王龍，約13m(羅奕和全景, 2013)，最大肉食性恐龍演變?nèi)匀皇求w型趨于小型化，并于白堊紀(jì)末期(6500萬(wàn)年)恐龍滅絕。

海洋生物也有此趨勢(shì)，早白堊世早期的熱河動(dòng)物群、早白堊世中晚期大拉子動(dòng)物群，其中魚類最具有代表性的眭從狼鰭魚到滿洲魚，代表了兩個(gè)階段的演化過(guò)程(王友勤和劉爾義, 1996)。從發(fā)現(xiàn)的化石來(lái)看，其中的狼鰭魚體長(zhǎng)一般在10cm左右，而滿洲魚體長(zhǎng)約5cm左右。故縱觀侏羅紀(jì)到白堊紀(jì)結(jié)束整個(gè)地質(zhì)歷史時(shí)期，生物演化趨勢(shì)為趨向于小型化。

6 早白堊世環(huán)境變化對(duì)當(dāng)代環(huán)境走向的指示意義

(1)本文論述了早白堊世的大規(guī)模巖漿活動(dòng)和鐵礦爆發(fā)形成時(shí)間及陸相紅層的出現(xiàn)有著非常吻合的時(shí)間耦合關(guān)系。所以早白堊世大規(guī)模的巖漿活動(dòng)，致使當(dāng)時(shí)全球溫度變高、鐵礦爆發(fā)式形成，含鐵熔體-流體流從地球深部沿著巖漿通道在地殼淺部就位成礦。

(2)早白堊世的大規(guī)模巖漿活動(dòng)及鐵礦床的形成釋放大量CO2溫室氣體，使得當(dāng)時(shí)大氣環(huán)境中CO2含量急劇增加；早白堊世陸相紅層大量出現(xiàn)，推測(cè)是由于大氣溫度升高，F(xiàn)e2+變成Fe3+所致。

(3)全球早白堊世大規(guī)模巖漿活動(dòng)及巨量鐵礦床的形成，釋放大量溫室氣體對(duì)氣候環(huán)境變化和生物進(jìn)化起著重要的控制作用。由于當(dāng)時(shí)大氣中CO2含量急劇增加，氧氣含量相對(duì)變低，且全球氣溫增高，致使早白堊世生物為了適應(yīng)這種極端環(huán)境氣候個(gè)體趨向于小型化。當(dāng)今CO2已達(dá)第三紀(jì)以來(lái)含量最高值(Cuietal,.2020)，我們更要加深了解和我們當(dāng)代很相似的早白堊世時(shí)期，以便更加主動(dòng)的應(yīng)對(duì)今后的氣候環(huán)境變化和生物演化。

致謝在野外考察過(guò)程中得到鄧晉福、肖慶輝、羅照華、侯建光、胡偉武等老師的指導(dǎo)和幫助；在研究和成文過(guò)程中莫宣學(xué)院士、李曙光院士、周美夫老師及崔瑩老師給予了具體指導(dǎo)；參加野外工作的還有崔曉亮、劉璐璐、蔣俊毅、劉美玉、霍延安、楊譽(yù)博、侯曉陽(yáng)及魯鑫等；三位審稿人提出了寶貴的修改意見；在此一并表示感謝。