全球变暖背景下的气候水文格局正在发生显著的变化，对地球的生态系统和人类社会带来了前所未有的挑战。研究水循环对过去暖期的响应，有望提供对未来变化过程和机制的理解，认识气候水文变化对大气二氧化碳增加的敏感性, 进而为预测未来区域气候水文变化服务。始新世作为新生代最温暖的时期，为快速碳排放情景下未来的温室气候提供了重要的历史参考型。胡镕副教授的团队研究揭示中始新世东亚水文气候的季节变化，提供了暖期区域气候水文变化的重要证据。

研究以东秦岭河南卢氏盆地厚层的中始新世湖相镁碳酸盐沉积序列为载体，结合沉积学、古环境以及团簇同位素证据分析镁碳酸盐的成因，创新性地利用镁同位素分馏机理揭示沉积序列中白云石和菱镁矿的形成环境为强降水和强蒸发共存，发现季节性的干湿变化驱动了镁碳酸盐的循环沉淀，促使镁碳酸盐逐年增厚（图1和2）。在雨季，周围古老的碳酸盐风化导致镁元素的快速输入；在旱季，强蒸发促使镁在封闭湖盆完全沉淀。研究还发现，类似卢氏盆地湖相镁碳酸盐沉积在始新世东亚地区并不罕见，表明显著的气候水文季节性在研究区域广泛存在。该研究揭示的始新世东亚气候水文季节变化，为理解温室背景下的气候水文变率和机制提供了新思路和新证据。

图1 卢氏盆地中始新世湖相沉积序列的矿物、团簇同位素和碳酸盐镁同位素记录

图2 中始新世湖相镁碳酸盐的成因模式

近日，该研究以“Magnesium Isotopes of Carbonate Reveal Seasonal Climate Variation in the Central East Asia During the Middle Eocene”为题在国际重要学术期刊Geophysical Research Letters发表，地理与海洋科学学院2020级本科生朱华玺为第一作者，胡镕副教授为通讯作者。参与这项研究的还有南京大学地理与海洋科学学院的鹿化煜教授、赖文博士、张阳博士和本科生龙吟霜同学；南京大学地球科学与工程学院的李伟强教授、张霞副教授、季峻峰教授；中国科学院广州地球化学研究所郭旸锐副研究员。这项工作得到了国家自然科学基金创新研究群体项目、重大项目、青年项目和国际（地区）合作与交流项目以及国家级大学生创新项目的联合资助。

论文信息：

Huaxi Zhu, Rong Hu*, Weiqiang Li, Yinshuang Long, Wen Lai, Yang Zhang, Xia Zhang, Yangrui Guo, Junfeng Ji, and Huayu Lu, 2024. Magnesium Isotopes of Carbonate Reveal Seasonal Climate Variation in the Central East Asia during the Middle Eocene. Geophysical Research Letters, 51(10), 2024. http://doi.org/10.1029/2024GL108623