综述：早三叠世的地球磁场时间尺度以及下三叠统的生物-化学-磁地层学全球对比

《Earth-Science Reviews》：The Early Triassic geomagnetic timescale and bio-chemo-magnetostratigraphic global correlation of the Lower Triassic

本文通过整合南中国、意大利多洛米蒂和北极地区的磁极性、牙形石生物地层、碳同位素及旋回地层数据，修订了早三叠世地质年代框架，建立了高分辨率的全球时间尺度，为海陆生态系统重建和全球环境变化研究提供工具。

　　早三叠世是中生代的第一个时期，也是在二叠纪末大灭绝之后的一个关键阶段。这一时期见证了生物和环境的重大变化，伴随着长期的恢复过程。为了更深入地理解这些恢复模式，建立一个高分辨率的全球时间框架至关重要。南中国地区的早三叠世地层已被广泛研究，并在此区域定义或提出了三个全球标准层型剖面和点（GSSPs），用于划分早三叠世的阶段，包括梅山（Meishan）作为印安期（Induan）的底部，巢湖（Chaohu）作为奥伦尼克期（Olenekian）的底部，以及望都/冠道（Wantou/Guandao）作为安尼期（Anisian）的底部。这些GSSPs为早三叠世的分期提供了重要的参考点。

在对南中国地区的参考剖面（如谢家窖、巢湖、下口、冠道和望都）以及北极和欧洲参考剖面进行数据的回顾、更新和相关性分析后，研究团队提出了一种更新的古地磁极性时间尺度（GPTS），该时间尺度涵盖了磁性地层学、牙形石生物地层学、化学地层学和周期地层学。这种更新的GPTS为全球海洋环境波动的高分辨率相关性提供了强有力的工具，适用于浅海和非海相地层。通过将南中国地区的磁性地层学、牙形石生物地层学和化学地层学数据与德国盆地的磁性地层学进行相关性分析，并结合已识别的405千年的长偏心率周期，可以更精确地校准早三叠世的极性磁 chrono。

早三叠世的开始与牙形石 Hindeodus changxingensis 的首次出现数据（FAD）相对应，该牙形石出现在二叠纪末大灭绝（LPME）和三叠纪-二叠纪界线（PTB）之间的一个狭窄时间窗口内。这个窗口由生物群落的显著损失和快速负碳同位素偏移所识别。而三叠纪-二叠纪界线则由 Hindeodus parvus 或其他最早三叠纪生物的首次出现数据所定义。早三叠世的 LT3n 磁 chrono 的开始略晚于 Novispathodus waageni eowaageni 的首次出现数据，该牙形石被认为是印安期-奥伦尼克期界线的潜在指数标记。同时，它也略早于正碳同位素偏移的峰值，这一峰值标志着 LT3n 的结束。与 Nv. pingdingshanensis 的首次出现数据（FAD）相关的碳同位素偏移的中点接近 LT6n 的结束，这被认为是史密斯期-斯帕修期界线的潜在指标。而 Chiosella timorensis 的首次出现数据则位于次 chrono MT1n 和 MT2n 之间，并接近正碳同位素偏移的峰值，这一现象也与 Olenekian-Anisian 界线相关。

这些更新的早三叠世地磁极性时间尺度为北半球和特提斯海区域的沉积序列提供了更好的相关性和年代测定框架，同时也能帮助我们理解全球海平面变化和海表温度的剧烈波动。海平面的变化通常被认为是由大陆冰川的增减引起的，但早三叠世的全球温室气候中并未出现大陆冰川的证据。因此，一种可能的解释是海绵大陆假说（Li et al., 2018; 2023），该假说认为在温室时期，海平面的波动可能源于大陆含水层的充盈和排放，这种变化由地轴倾角（obliquity）驱动。地轴倾角的强迫作用预计会主导热量、水分和降水向极地的输送（Raymo and Nisancioglu, 2003），并在早三叠世期间可能发挥了关键作用。然而，关于海平面变化及其与大陆含水层体积变化之间的指示关系，仍有许多未解的问题。

建立一个高精度的早三叠世全球相关性对于理解海平面变化和海表温度波动的性质和机制至关重要，特别是在浅海和陆相环境中。然而，这种相关性面临着诸多挑战，包括许多生物地层学指数化石的地域性，它们在某些参考剖面中较为稀少；沉积序列中存在缺层或压缩层；周期地层学尺度和放射性测年数据的解释存在歧义或冲突；以及其他复杂因素。因此，研究团队致力于编制一套增强的区域整合的年代地层学参考尺度，并应用综合的生物-化学-磁性相关程序，以实现更精确的全球尺度。为此，他们首先回顾了早三叠世的牙形石指数标记、地磁极性反转模式、碳同位素偏移和地层年代约束的当前状态，然后增强了几个古地理区域的参考尺度，包括东特提斯海区域（南中国）、西特提斯海区域（意大利多洛米蒂）、中泛大陆陆相盆地（德国盆地）、东泛大陆陆相盆地（北中国板块）以及北半球海域（加拿大北极和斯匹次卑尔根）。随后，他们将这些更新的区域参考尺度进行相关性分析，并利用评估后的放射性测年数据和天文调谐的持续时间，将这一框架应用于两个可能的年龄模型，以构建整合的时间尺度。最后，他们将这一整合的时间尺度应用于校准不同地区的海平面、气候和海洋条件研究，以推断早三叠世全球信号的变化。

在早三叠世的划分中，传统上依赖于牙形石和菊石的生物地层学。虽然菊石长期以来被认为是早三叠世海洋生物地层学的基础，但随着研究的深入，一些新的观点逐渐形成。例如，Yin et al. (1988) 提出了一些新的地层划分标准，这些标准在随后的研究中得到了进一步的发展和应用。此外，对于早三叠世地层的划分，也涉及到了地磁极性反转模式、碳同位素偏移和地层年代约束的综合分析。这些分析不仅有助于确定早三叠世的分期，还能揭示该时期生物和环境变化的复杂性。

南中国板块在晚二叠世和早三叠世期间位于东特提斯海区域的热带古纬度。这一时期，该板块经历了广泛的海洋碳酸盐沉积，沉积物类型多样，从浅海蒸发岩碳酸盐平台（如扬子平台）到深海碳酸盐-碎屑沉积坡地（如南盘江盆地）。这些沉积物为研究早三叠世的生物和环境变化提供了重要的地质记录。而意大利多洛米蒂地区作为前古特提斯海区域的西北边缘，长期以来被认为是研究二叠纪末大灭绝（LPME）和早三叠世生物恢复的重要区域。该地区的上二叠统 Bulla 岩段主要由骨骼碎屑岩、包屑岩和颗粒岩组成，夹杂少量黏土岩。这些沉积物为理解该时期生物群落的变化和环境的演化提供了关键的证据。

在加拿大北极和斯匹次卑尔根地区的北半球三叠纪地层中，沉积物主要形成于泛大陆的“北半球海洋”凹陷区域。这一凹陷区域在三叠纪期间覆盖了泛大陆的西北方边缘，为研究该时期的生物和环境变化提供了重要的地质背景。同时，德国盆地作为“三叠纪”岩石套的来源，长期以来被认为是研究三叠纪陆相沉积的重要区域。该盆地在晚二叠世和三叠纪期间是一个封闭的盆地，中心位于德国北部，与开放海洋无直接联系。因此，传统上认为三叠纪的起始是覆盖在高盐度沉积物之上的“布伦斯滕组”（Buntsandstein Group）的底部。

北中国板块在晚泥盆纪时期从冈瓦纳大陆分离出来，成为一个独立的板块。此后，该板块经历了复杂的地质演化过程，最终在晚三叠世开始与西伯利亚和其他相邻陆块发生碰撞。尽管其板块运动的细节尚未完全厘清，但这一地质演化过程对研究早三叠世的生物和环境变化具有重要意义。除了在早三叠世期间发生的海侵，北中国板块还经历了其他地质事件，如地壳运动和沉积环境的变化，这些都可能对生物群落的恢复和演化产生影响。

在对早三叠世的综合研究中，研究团队提出了一种新的生物-磁性-化学地层学时间尺度。该时间尺度整合了牙形石生物地层学、地磁极性时间尺度和碳同位素曲线，以更精确地划分早三叠世的分期。这一时间尺度的建立不仅有助于确定早三叠世的生物和环境变化的时间节点，还能揭示该时期海平面变化和气候波动的机制。通过将南中国、意大利多洛米蒂和加拿大北极地区的参考剖面进行相关性分析，并结合已识别的405千年的长偏心率周期和天文调谐的持续时间，研究团队能够更精确地校准早三叠世的全球时间框架。这一框架为理解早三叠世的生物和环境变化提供了重要的工具，同时也能帮助我们更好地把握该时期全球海洋环境波动的模式。

综上所述，研究团队通过对多个参考剖面的数据进行回顾、更新和相关性分析，提出了一个更新的早三叠世地磁极性时间尺度。这一时间尺度不仅整合了牙形石生物地层学、地磁极性反转模式、碳同位素偏移和地层年代约束，还结合了天文调谐和放射性测年数据，为全球海洋环境波动的高分辨率相关性提供了有力支持。这一研究的成果对于理解早三叠世的生物和环境变化具有重要意义，同时也为未来的研究提供了重要的参考框架。