白垩纪末期至古近纪初期，地球处于两极无冰的温室气候状态。期间发生了多次重大地质事件，如德干大火成岩省喷发、希克苏鲁伯小行星撞击、白垩纪-古近纪界线（K-Pg界线）包括非鸟恐龙类在内的多门类生物灭绝。海相沉积记录表明这段时期地球气候波动显著，表现为若干次变冷和变暖事件，影响了生物灭绝与复苏。但是，人们对同时期陆地气候环境变化及其与重大地质-生物事件的联系仍然认识不清，重要原因是缺少连续的陆相地质记录。“松辽盆地大陆科学钻探——松科1井”获得了白垩纪末期至古近纪初期连续完整的陆相沉积岩心，为研究这一时期陆地气候环境变化提供了宝贵素材。
围绕上述科学问题，我校高远副教授、王成善院士及其合作者对“松科1井”四方台组-明水组岩心开展了沉积学、粘土矿物学、元素地球化学、稳定同位素地球化学等多指标综合研究，重建了晚白垩世晚期至古新世早期（约75-65Ma）东亚中纬度陆地气候环境变化。研究取得的新认识如下：
1、发现四方台组-明水组沉积相、古土壤类型、粘土矿物指标、元素地化指标、古土壤自生碳酸盐稳定同位素指标在时间序列上变化明显，各指标具有相关性，共同指示陆地气候环境显著波动。
2、揭示陆地气候变化的过程及其与海洋气候变化的联系。在海相记录变暖事件期间（如马斯特里赫特中期和晚期），松辽盆地温度升高，降水增加，东亚季风水汽增强，湖泊扩张；在海相记录变冷事件期间（如马斯特里赫特早期和K-Pg界线之前），松辽盆地温度降低，降水减少，西风环流水汽增强，湖泊萎缩（图1）。
3、提出大规模火山活动（致热）和大陆风化作用（致冷）是导致白垩纪末期至古近纪初期气候波动的驱动力。发现K-Pg界线之前大陆风化作用增强，为“风化致冷”假说提供重要证据，指示显著气候波动可能促进了生物灭绝（图2）。
以上研究为晚白垩世晚期到古新世早期（约75-65Ma）这一重要温室气候时期提供了首个连续的、较高分辨率的、多指标综合的陆地气候环境记录，揭示了东亚中纬度陆地对全球气候变化敏感响应的过程与机理，有助于深入理解K-Pg界线附近地质-生物-气候事件的密切联系，也为未来气候变暖评估提供深时古气候资料的支撑。

图1：松辽盆地晚白垩世晚期至古新世早期陆地气候暖湿（粉色条带）、冷干（蓝色条带）和干热（黄色条带）事件及其与海相记录的对比

图2：K-Pg界线附近松辽盆地气候环境和大陆风化记录及其与海相记录的对比
上述成果发表在地质学领域权威期刊《Earth-Science Reviews》上：Gao, Y.*, Ibarra, D. E., Rugenstein, J. K. C., Chen, J., Kukla, T., Methner, K., Gao, Y. F., Huang, H, Lin, Z, Zhang, L. Xi, D., Wu, H., Carroll, A., Graham, S. A., Chamberlain, C. P., Wang, C. (2021). Terrestrial climate in mid-latitude East Asia from the latest Cretaceous to the earliest Paleogene: A multiproxy record from the Songliao Basin in northeastern China. Earth-Science Reviews, 103572. doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103572. [IF=9.724]
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012825221000714