中國科學院地質與地球物理研究所新生代地質與環境重點實驗室博士生王永達在楊石嶺的指導下，以華北鄂爾多斯盆地東北緣的壹套早-中二疊世河湖相地層(下石盒子組和上石盒子組)為主要材料(圖1)，進行了系統的年代學和環境指標分析，探討了這壹時期華北板塊氣候與環境的演化歷史和機制。
根據中段兩條凝灰質泥巖的鋯石U-Pb年齡(276.0±3.8Ma和287.0±3.0Ma)和古地磁極性序列，結合前人報道的下石盒子組火山灰的鋯石U-Pb年齡，將該剖面的地層時代範圍限定為295-266 Ma，即早二疊世阿斯特勒期至中二疊世沃德期(Wordian；圖2)。
地球化學指標分析結果表明，295 ~ 266Ma，隨著全球變暖，化學蝕變指數(CIA)值逐漸降低，揭示了華北板塊的長期幹旱過程。有機碳同位素值(δ13 corg)也顯著下降，提示大氣CO 2濃度持續升高，與火山活動及相關過程密切相關(圖3)。記錄對比表明，CIA和δ 13 C org值在1)295-280Ma和270-266 Ma期間大幅度下降，對應這兩個時期大火成巖省的強烈活動；2)在280-270Ma期間，δ 13 C org和CIA值略有下降，對應大火成巖省的微弱活動。相比較而言，泛古陸周邊俯沖帶的火山活動貫穿了整個早-中二疊世。以上結果表明，大火成巖省釋放出大量的CO 2等溫室氣體，導致全球變暖，南半球冰融化，進而導致華北板塊幹旱。
全球變暖通過改變大氣環流的位置顯著影響地球的水文氣候。作為地球上最大的雨帶，隨著不同時間尺度上的全球變暖，熱帶輻合帶(ITCZ)向更溫暖的半球移動，導致低緯度地區的降雨量發生顯著變化。早二疊世至中二疊世，隨著全球變暖，南半球冰川北界從南緯30°後退至極圈，導致ITCZ南移，低緯度華北板塊(10–20° N)逐漸幹涸。
研究成果最近發表在國際學術期刊《古地理學、古化學、古生態學》(王永達、*、、黃曉芳、孫、丁仲禮)。大面積疏忽導致的華北地塊早中期幹旱。古地理學，古化學，古生物學，2022，592: 110922。DOI:10.1016/j .古生物2022.110922)。本研究得到了國家自然科學基金傑出青年基金(41725010)、中國科學院試點項目(XDB26000000和XDB3100000)和中國科學院地質與地球物理研究所重點部署項目(IgG CAS-201905)的資助。
編輯:陳菲菲
校對:萬鵬