古元古代是地球历史上生命与环境演化的一个重要阶段。由于缺少天文理论模型、太阳系运动的混沌效应以及深时地质记录的缺乏，从地层记录中理解前寒武纪天文节律及太阳系演化历史具有很大的挑战。同时，在前寒武纪这种特殊气候条件下天文周期如何控制大气和古海洋系统以及轨道力对气候演变的影响程度，都不清楚。

针对上述问题，我校能源学院石巨业副教授与樊太亮教授、高志前教授团队，联合北京大学地空学院金之钧院士团队，选取华北克拉通长城系串岭沟组页岩为研究对象（图1），利用沉积噪音模型、贝叶斯反演等旋回地层学方法技术，研究了古元古代温室气候时期海平面升降驱动机制以及重建了16.4亿年深时地月系统的演化历史。取得了如下主要认识：

（1）对宽城地区罗家沟剖面190米厚串岭沟组黑色页岩进行旋回地层分析，结合前人火山灰年龄，建立了燕辽裂陷长城系串岭沟组1632.43 ± 0.2-1642.33 ± 0.2 Ma的高精度浮动天文年代表。

（2）从16.4亿年串岭沟组地质记录中发现新的超长轨道周期，~1.56 Myr的超长偏心率周期，~1.0 Myr的超长斜率周期（即3（s4-s3）-2（g4-g3）=0），也就是2:3共振状态，这可能代表了前寒武纪太阳系的混沌状态。

（3）通过沉积噪声模型恢复了古元古代温室气候时期海平面变化，其显示了明显~1.0 Myr周期，是由超长斜率周期驱动（图2）。大陆地下水储量变化模型-即“海绵大陆”假说可以很好地解释该时期的海平面变化。

（4）通过Ba/Al指标的贝叶斯反演计算了~1640 Ma的地月轨道参数。地-月距离为341,530±390 km，日长为18.06 ± 0.05小时，岁差常数为87.14 ± 0.25 arcsec/yr，似乎更接近“海洋模型”，表明月球在前寒武纪衰退速率可能更慢（图3）。

图1 华北克拉通燕辽裂谷区域地质背景及剖面位置

图2 利用沉积噪音模型重建串岭沟组海平面变化及长周期趋势

图3 利用贝叶斯反演重建过去1750 Myr的地月距离

依托国家自然科学基金委－中石化联合重点基金项目“海相盆地的沉积充填过程以及古海洋、古气候和古生态特征（U19B6003-01-02）”、国家自然科学基金（42102150）、中央高校基础研究经费（2-9-2020-032）研究项目的资助。

上述研究成果近期发表在地球科学国际权威期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》上，文章信息如下：Shi, J., Fan, T., Jin Z., Liu, Q., Zhang, T., Jiang, M., Wang, B., 2023. Astronomical forcing of sea-level changes and the history of the solar system 1640 million years ago. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 128, e2023JB027050. https://doi.org/10.1029/2023JB027050 [IF2023=3.9]

全文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JB027050