古生代-中生代之交的水循环演变及驱动机制宋汉宸1,宋海军1*,张仲石2,吴玉样1,楚道亮1,舒文超11.中国地质大学(武汉)地球科学学院,生物地质与环境地质国家重点实验室,武汉430074;2.中国地质大学(武汉)环境学院,生物地质与环境地质国家重点实验室,武汉430074*联系人,E-mail:haijunsong@cug.edu.cn2022-08-30收稿,2022-12-08修回,2022-12-08接受,2022-12-13网络版发表国家自然科学基金(92155201,41821001)和中国科学院战略性先导科技专项(XDB26000000)资助摘要水循环是连接大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的重要物质循环过程.本文根据地质记录和深时气候模拟等数据总结了古生代-中生代之交的水循环演变.结果表明,水循环在晚古生代、早中生代发生了重大变化:(1)地质记录恢复的气候带显示,当时全球的干旱带发生了明显扩张,蒸发岩面积从中-晚二叠世开始扩张,到早三叠世达到顶峰,中三叠世恢复至中-晚二叠世的水平,晚三叠-早侏罗世继续收缩;(2)全球年平均降水量在晚石炭、早侏罗世较高,中-晚二叠世和早三叠世较低,呈现为“V”字形变化,显示出一次重大的波动;(3)全球大陆的聚合可能导致泛大陆巨型陆面风和特提斯区域跨赤道风的形成,进而构成全球性的超级季风;(4)热带辐合带摆动的纬度位置在志留纪-石炭纪以及侏罗纪-现代较低,在二叠纪-三叠纪时期向高纬度大幅度漂移.根据事件发生的时间,这些水循环的重大变化与泛大陆的聚合、华力西造山、晚古生代冰期的结束以及大量碳释放和升温事件吻合,这些因素与当时的大气环流和水循环的变化存在密切联系:泛大陆的聚合改变了当时水储量的空间分布,同时改变了大气环流和“季风”,进而导致中-晚二叠世干旱带开始扩张,降水量减少;晚古生代末期华力西造山运动的减弱增强了热带辐合带的摆动,促进了超级季风的发展;碳释放驱动的升温事件改变了能量传输,影响了大气环流;同时植物面貌的转变影响了碳释放,进而影响水循环.由此可见,古生代-中生代之交水循环的强烈波动可能是该重大地质历史转折期岩石圈(地球深部过程)、大气圈(大气过程)、水圈(水循环)及生物圈(生命活动)相互作用的重要体现.关键词热带辐合带,降水,超级季风,泛大陆聚合,干旱带扩张自然界中地球表层水的体积为13.86×108km3,其中大约97%储存在海洋中.大气圈中的水含量虽只占0.001%,但平均滞留时间只有9d,在各圈层中周转速度最快[1].因此,大气圈对水在各圈层中的循环有着重要影响.存储在海洋中的水通过蒸发和降水在大气和海洋中进行循环,只有一部分通过大气环流运输到...
