皇家永利

近日，我院王剑教授、付修根教授团队在国际知名地学Nature Index（NI）期刊《Earth and Planetary Science Letters》上发表成果“Orbitally-paced climate change during the Carnian Pluvial Episode”。西南石油大学付修根教授、王剑教授和北京大学王蒙特聘副研究员是共同通讯作者，第一作者是西南石油大学张谦博士研究生，合作者包括埃及米尼亚大学Ahmed Mansour、西南石油大学韦恒叶教授、成都理工大学张坦研究员等人。

该成果对晚三叠的海相沉积序列（羌资8井、羌资16井和雀莫错剖面，图1）开展了同位素地球化学、旋回地层学研究和沉积噪音模型分析，旨在探讨卡尼期润湿幕（Carnian Pluvial Episode, CPE）的驱动机制。这项研究首次提供了强有力的地质证据，证明轨道驱动力增强了CPE期间的水文循环，对放大CPE期间环境和气候响应扮演了重要的角色。

CPE是晚三叠非常引人注目的地质事件（Simms and Ruffell, 1989）。该事件以全球气候变化、生物转折为主要特征（Dal Corso et al., 2020），并伴随着幕式碳同位素扰动（Li et al., 2020），其驱动机制常与兰格利亚大火成岩省的喷发联系在一起（Lu et al., 2021）。然而，碳循环模拟表明兰格利亚大火成岩省喷发所释放的碳量可能不足以导致我们观察到的碳同位素负偏（Dal Corso et al., 2020）。因此，CPE可能还存在其他驱动因素。

图1.本研究涉及的两口井及剖面位置分布和研究区古地理图（Wang et al., 2020）。

卡尼期润湿幕的可能驱动机制

针对CPE的驱动机制，本研究进行了三方面研究。一是选取羌塘盆地东部的羌资8井和羌资16井的自然伽马数据为研究对象，以16井钻遇的凝灰岩年龄为锚点，建立羌塘盆地东部晚三叠地层的天文年代标尺。二是选取羌塘盆地东部雀莫错剖面卡尼期浅海沉积物作为研究对象，并采用Hg元素含量和Hg同位素以及综合元素地球化学测试，验证火山活动在CPE期间东特提斯羌塘盆地的响应。三是选取羌资8井巴贡组自然伽马数据为研究对象，进行轨道驱动力的研究，揭示CPE的外动力影响机制。研究得到了以下认识：

（1）本研究以16井钻遇的凝灰岩年龄（220.4±1.1 Ma）为锚点，对羌资16井和羌资8井自然伽马数据进行旋回地层学分析，建立了羌塘盆地巴贡组高分辨率天文年代标尺。研究表明巴贡组的沉积时限从底到顶为233.16±1.37 Ma到220.4±1.1 Ma，沉积持续时间为13.16 ± 1.37 Ma。结合羌资8井碳同位素数据，计算出CPE期间碳同位素负偏时间为1.1 Myr。

（2）在雀莫错剖面，Hg元素含量富集发生在CPE启动时，并且表现出了火山源Hg同位素特征。这表明了火山活动对于CPE事件的触发。然而，CPE事件期间，火山活动信号较弱（图2）。

（3）羌资8井CPE事件的主要阶段发生在~ 1.2 Myr长周期斜率最大值调制期间（图3），斜率增强对水文循环有很强的促进作用，其可能通过强制海平面的变化调控了晚三叠CPE期间的气候变化。同时，研究还发现CPE事件的主要阶段发生在偏心率（e/T）最大时期（图3）。偏心率极大值时期季节性差异增强（Storm et al., 2020）。因此，偏心率可能在放大CPE事件的气候响应中发挥重要作用。

因此，CPE的本质可能是兰格利亚大火成岩省的喷发触发了CPE的启动，而斜率和偏心率强迫恰好与CPE的主要阶段重合，这进一步放大了卡尼期的全球环境、气候和生物扰动。

超长斜率周期驱动了古海平面变化

冰室气候时期，海平面波动常与极地冰盖的消长联系在一起（Miller, 2005）。然而，在晚三叠世温室气候时期（Arche and Lopez-Gomez, 2014），全球海平面的大波动难以用传统的冰川驱动的海平面变化机制来解释（李明松等，2023）。针对温室时期海平面变化成因问题，可能的解释是“天文因素影响下的大陆地下水储库变化驱动了海平面变化”机制，即含水层型海平面变化（aquifer-eustasy）（Li et al., 2018;李明松等，2023）。该机制已经得到了来自华南乐山下寒武统筇竹寺组（Zhang et al., 2022）、早二叠世海相沉积盆地（Wei et al., 2023）、华南巢湖和大峡口下三叠统剖面（Li et al., 2018）、中国渤海湾盆地东濮凹陷（Wang et al., 2020）等处地质证据的支持。本研究以羌资16井和羌资8井巴贡组自然伽马数据为研究对象，使用沉积噪音模型恢复了羌塘盆地晚三叠时期古海平面变化。在晚三叠时期，海平面变化呈现出百万年尺度的周期变化，与超长斜率周期呈反相变化（图3 A，B，C），反映了超长斜率周期可能调控了晚三叠海平面变化。

图2.卡尼期润湿幕期间碳同位素（δ¹³C_carb）、陆源输入（Ti/Al）、古气候（CIA）和Hg元素丰度及其同位素值的变化特征

图3.晚三叠世全球海平面、斜率信号、偏心率信号和碳同位素扰动之间的相关性。

（A）在羌资8井中观察到的O/T（obliquity/total power）及其~1.2 Myr斜率周期滤波。（B，C）羌资8井沉积噪音模型（DYNOT和ρ₁）结果及其~1.2 Myr斜率周期滤波。（D）观察到的e/T（short eccentricity/total power）。（E）全球海平面变化（Dal Corso et al., 2020）。（F）晚三叠碳同位素曲线（Li et al., 2020）。（G）本研究中的碳同位素曲线（NCIE, negative carbon isotope excursion）。

研究方法

本次研究中所有时间序列分析都在Acycle软件中进行（Li et al., 2019）。时间序列分析使用的模块主要包含去趋势、能谱分析、滤波、COCO、eCOCO、功率分解分析等。古海平面恢复使用了沉积噪音模型（DYNOT和ρ₁）。感谢国家自然科学基金对本研究的资助。

论文信息：

Zhang, Q., Fu, X., Wang, J., Mansour, A., Wei, H., Zhang, T., Wang, M., 2024. Orbitally-paced climate change during the Carnian Pluvial Episode. Earth Planet. Sci. Lett. 626, 118546.https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118546.