新特提斯海东北部第二次海洋缺氧事件的天文校准：对碳循环扰动原因的洞察

《Global and Planetary Change》：Astronomical calibration of Oceanic Anoxic Event 2 in the Northeastern Neo-Tethys: Insights into the cause of carbon cycle perturbations

本研究在 NE Neo-Tethys 的 Kuzigongsu剖面通过整合生物地层学、碳同位素地层学和旋回地层学，建立了高分辨率地层框架。结果显示，OAE2开始于94.52±0.06Ma，持续约755kyr，其触发机制与加勒比岩省（CLIP）和安达曼高原（OJP）岩浆活动相关，而非早期凯尔盖伦高原（KP）或高北极岩省（HALIP）。轨道强迫通过气候反馈机制协同放大了岩浆活动的影响，揭示了远端海域对岩浆活动的响应。

　　海洋性缺氧事件2（OAE 2）是中生代期间最具代表性的全球生物与环境危机之一，其特征包括全球快速变暖、海洋酸化以及深海缺氧的广泛分布。这一事件发生在约93.5百万年前，其影响范围覆盖了整个地球的海洋生态系统，造成了大规模的有机碳埋藏、显著的碳同位素异常（CIE）以及海洋生物种类的灭绝和更替。尽管OAE 2的成因机制长期以来受到广泛关注，但目前仍存在诸多争议，尤其是在大型岩浆省（LIPs）与轨道强迫（orbital forcing）之间的相互作用方面。

OAE 2的触发机制被认为是由多尺度地质过程共同作用的结果，其中LIPs的火山活动和地球轨道参数的变化被认为是两个关键因素。LIPs通常指的是大规模的火山喷发活动，这些喷发会释放大量二氧化碳和其他温室气体，进而引发全球气候变暖。与此同时，地球轨道的变化，如偏心率、倾角和岁差的变化，也会影响气候模式，从而对环境产生影响。这些因素的相互作用被认为是OAE 2发生的重要驱动力。然而，由于大多数研究集中在靠近LIPs的地区，因此关于OAE 2的起始时间、持续时间和各驱动因素的具体贡献仍存在不确定性。

为了更好地理解OAE 2的成因机制及其全球影响，本研究选择了一个远离同时期LIPs的地区——中亚东北部新特提斯海的塔里木盆地西南部（KZGS剖面）作为研究对象。该地区的地质记录为OAE 2提供了独特的视角，使得研究人员能够更全面地评估LIPs和轨道强迫对环境变化的共同作用。KZGS剖面位于塔里木盆地的西南部，其古纬度约为27°N，具有浅水大陆架的地质特征，为研究该时期的生物地球化学响应提供了理想的自然实验室。

本研究采用多种方法，包括生物地层学、碳同位素地层学和旋回地层学，以建立OAE 2的高分辨率年代地层框架。这些方法的结合不仅有助于确定OAE 2的具体起始时间和持续时间，还能揭示其在全球范围内的传播路径和影响范围。研究结果显示，OAE 2的起始时间大约在94.52±0.06百万年前，其持续时间约为755千年前。这一时间点与加勒比大型岩浆省（CLIP）和 Ontong Java 平台（OJP）的火山活动高峰期相吻合，表明这些LIPs的火山喷发可能在OAE 2的形成过程中起到了关键作用。

此外，研究还发现，OAE 2的起始时间与CLIP和OJP喷发后首次出现轨道偏心率最大值的时间相一致，这表明地球轨道参数的变化可能在放大LIPs引发的环境变化方面起到了重要作用。这一发现进一步支持了LIPs与轨道强迫之间存在协同作用的观点，即火山活动释放的大量气体和物质可能通过气候反馈机制影响了全球气候系统，从而加剧了OAE 2的环境效应。

在KZGS剖面中，研究人员收集了667个样本，这些样本来自33至100米的深度，平均采样间隔约为10厘米。其中，80个样本被选用于研究有机碳同位素（δ13Corg）的变化趋势以及生物演化过程。所有样本均用于磁化率（MS）测量，以帮助确定地层的年代和环境变化。δ13Corg值的变化为研究人员提供了关于碳循环扰动的重要信息，显示了OAE 2期间碳同位素异常的显著特征。

生物地层学在确定OAE 2的年代和环境变化中发挥了关键作用。化石记录，如菊石、浮游有孔虫和鞭毛虫，为研究人员提供了重要的生物地层界线，使得不同地区的地层可以相互对比。这些生物化石不仅帮助确定了OAE 2的具体时间范围，还揭示了生物群落的变化过程，为理解OAE 2对海洋生态系统的影响提供了依据。

通过综合运用多种地层学方法，本研究不仅建立了OAE 2的高分辨率年代地层框架，还揭示了LIPs和轨道强迫在这一事件中的具体作用。这些发现对于理解全球变暖背景下的生物响应和环境变化具有重要意义，同时也为未来的气候变化研究提供了重要的参考。研究结果表明，LIPs的火山活动可能在局部范围内引发了环境压力，而随后的CLIP和OJP火山活动则通过增强的气体释放和气候反馈机制，将这些影响传播到了更远的浅海生态系统中。这种协同作用可能在OAE 2的形成过程中起到了至关重要的作用。

在研究过程中，研究人员还发现，OAE 2的碳同位素异常（CIE）具有明显的特征，其幅度可达3.2‰，这一变化反映了全球碳循环的剧烈扰动。碳同位素异常的出现与海洋缺氧的广泛分布密切相关，表明这一时期的海洋环境发生了显著的变化。同时，这些变化也对生物群落产生了深远的影响，导致了大规模的物种灭绝和更替。

本研究的结果不仅有助于厘清OAE 2的成因机制，还为理解地球历史上的其他类似事件提供了新的视角。例如，OAE 2与早白垩世的Selli事件（OAE 1a）以及晚三叠世的Jenkyns事件（TOAE）在时间上和机制上都存在一定的相似性。这些事件的发生都与大规模的火山活动和轨道参数的变化有关，因此，研究OAE 2的成因机制对于理解地球历史上其他大规模环境变化事件具有重要的参考价值。

此外，本研究还强调了建立高分辨率年代地层框架的重要性。这种框架不仅能够提高对OAE 2的时间精度，还能为全球范围内的OAE 2研究提供更可靠的对比依据。例如，Cenomanian-Turonian边界（CTB）作为一个重要的化学地层标志，其精确的年代测定对于OAE 2的全球相关性研究至关重要。通过结合生物地层学、碳同位素地层学和旋回地层学，研究人员能够更准确地确定CTB的位置，并进一步探讨OAE 2与其他环境事件之间的关系。

总之，本研究通过多学科方法的综合应用，揭示了OAE 2的成因机制及其在全球范围内的影响。这些发现不仅有助于理解中生代期间的环境变化，还为未来的气候变化研究提供了重要的理论基础和实证支持。同时，研究结果也为评估现代气候变化对生态系统的影响提供了历史借鉴，表明在面对全球变暖时，地球系统可能会经历类似的环境扰动和生物响应。