综述：深时湖相有机碳埋藏：重大地质事件与构造-气候-生态耦合的视角

《Earth-Science Reviews》：Lacustrine organic carbon burial in deep time: Perspectives major geologic events and tectonic-climatic-ecological coupling

本综述系统梳理了地质时间尺度上湖相有机碳（OC）埋藏的演化规律，揭示了构造-气候-生态耦合控制下“生产力-保存-稀释”三元动态平衡是高效OC埋藏的核心机制，并归纳出火山-热液活动、气候-火山活动耦合等五大主控机制，为理解全球碳循环和地球圈层相互作用提供了新的湖泊记录视角。

　　

Lacustrine shales and lakes' ecological evolution

有机碳（OC）埋藏是调节大气碳库的关键过程。尽管深时海相OC埋藏研究备受关注，但湖相OC埋藏的理解仍相对薄弱。现代湖泊总面积仅为海洋的1/80，但其埋藏的OC却占全球的10–50%，表明湖泊具有极高的OC埋藏效率。在地质时间尺度上，湖泊生态从“死亡湖泊”、“贫瘠湖泊”、“初级湖泊”到“繁荣湖泊”的演化，触发了湖相OC埋藏的转变。湖相富有机质页岩的发育从元古代延续至新生代，但时间分布不均，中生代达到高峰，其资源量占全球油气资源的50%以上。

Typical lacustrine organic carbon burial in deep time

全球重要的湖相富有机质页岩主要发育于晚古生代至新生代。不同湖泊的古气候条件、古地理背景和生态演化阶段各异，局部构造活动引发的火山-热液过程进一步导致了OC埋藏总量、埋藏效率及高效碳汇驱动机制的显著差异。例如，澳大利亚Fortescue盆地2720 Ma的Tumbiana组记录了最早的湖相OC埋藏，以蓝细菌为主。晚奥陶世苔藓植物的出现和晚泥盆世维管植物的繁盛，增强了陆地风化作用，为湖泊带来了营养盐，提高了初级生产力，使得晚古生代以来逐渐形成了可观的OC埋藏记录。新生代湖泊的平均年OC埋藏速率最高，可达约50 GT/Myr。

Assessment of lacustrine OC burial and controlling factor

湖相OC埋藏总量和埋藏效率（即单位面积单位时间的OC埋藏通量）的评价基于湖泊汇水面积、沉积持续时间、页岩厚度和总有机碳（TOC）含量。大规模OC埋藏由OC埋藏效率和湖泊面积共同决定，二者的恰当耦合可形成优质烃源岩，如渤海湾盆地古近系页岩。构造活动、温度、湖泊规模、水生态条件、火山-热液活动以及海侵等多因素复合控制着OC埋藏过程。

Driving mechanisms for organic carbon burial in lakes

湖泊高效OC埋藏是构造、气候、生态、海侵等多因素协同作用的结果，其根本机制在于“生产力-保存-稀释”三元系统的动态平衡。基于对全球典型湖相页岩的系统分析，本文归纳出五大驱动机制：火山-热液活动驱动机制、气候-火山活动耦合驱动机制、气候-盆地规模耦合驱动机制、气候-海侵耦合驱动机制以及构造-气候耦合驱动机制。火山和热液活动提供的营养盐对于克服特定湖泊演化时期（尤其是晚古生代以前的“生态初级湖泊”阶段）不利的生态或气候条件至关重要，是有效OC埋藏的必要条件。

Conclusions and research outlook

湖相OC埋藏记录因其受海陆分布变化、区域古气候和生物演化影响而多变。基于构造-气候-生态耦合视角，研究地质时间尺度上湖相OC埋藏的演化、高效埋藏驱动机制及其与重大地质事件的关系，能够深化对深时碳循环和地球圈层相互作用的理解，并为理解未来气候变暖情景下湖相碳库的响应机制及其对全球碳封存的调节作用建立地质历史框架。