中三叠世时期,一次海洋缺氧事件的影响范围扩展到了浅海碳酸盐岩沉积区(即大陆架内部):这一结论来自上扬江克拉通中富含有机物的页岩层
《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》:A Middle Triassic oceanic anoxic event expanded to shallow carbonate intraplatform: Evidence from the organic-rich shale of Upper Yangtze Craton
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时间:2025年11月24日
来源:Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 2.6
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三叠纪中期Anisian阶段大气CO2浓度骤降的关键机制,发现水体缺氧、高盐度及还原条件促进有机质埋藏,形成重要碳汇,推动宜居环境建立。
在地球历史的长河中,中三叠世的安尼西安期(Anisian stage)被认为是一个关键的转折点,标志着地球表面系统在早三叠世极端温暖气候之后的恢复和生物多样性的再次繁荣。这一时期,大气中的二氧化碳浓度经历了显著的下降,从早三叠世的极高水平(2181–2610 ppmv)迅速降至接近现代的水平(343–634 ppmv),这一变化对于地球宜居性的重建具有重要意义。同时,中三叠世也是全球海洋生态系统发生深刻变化的时期,特别是在上扬子地块的浅水碳酸盐台地内部,出现了与海洋缺氧相关的有机质富集层。这些发现为理解地球气候系统与碳循环之间的复杂关系提供了新的视角。
在这一背景下,科学家们通过对四川盆地Y-2和T-1井中中三叠世雷口坡组(Leikoupo Formation)的沉积物进行分析,揭示了这一时期海洋缺氧事件的扩展及其对碳循环的影响。研究发现,雷口坡组的有机质富集层主要分布在碳酸盐台地的内部洼地(intracratonic sag)中,这些区域在气候和化学风化作用的共同影响下,形成了有利于有机碳埋藏的环境。同时,这些沉积物的地球化学特征表明,当时的海水具有较高的盐度和强烈的还原条件,这些因素共同促进了有机质的高效保存和沉积。
研究还指出,雷口坡组的有机质富集层的形成与生物生产力的提升密切相关。在这一时期,海洋生态系统经历了显著的恢复,生物多样性迅速增加,形成了完整的热带海洋食物链。这一现象不仅体现在化石记录中,也反映在沉积物的地球化学特征上。例如,某些微量元素的富集可以作为海洋生产力增强的标志,而其他元素的异常分布则可能暗示了海洋缺氧条件的扩展。这些变化共同构成了一个复杂的环境响应机制,表明在中三叠世的气候转型过程中,海洋缺氧事件的扩展可能对全球碳循环产生了深远的影响。
此外,研究还强调了陆源物质输入在有机质富集层形成中的作用。陆源物质的供给不仅影响了海水的化学成分,还对沉积环境的稳定性起到了关键作用。通过分析沉积物中的元素组成,科学家们发现,某些微量元素的富集与陆源输入密切相关,这进一步支持了陆源物质对海洋环境变化的调控作用。然而,研究也指出,尽管陆源物质输入在某些方面促进了有机质的积累,但其作用可能被其他因素所抵消,例如火山活动的减弱和碳酸盐工厂的恢复。
为了全面理解这一时期海洋环境的变化,研究人员结合了岩心分析、沉积学研究和地球化学分析等多种方法。通过对20个样品的详细分析,研究团队不仅确定了有机质富集层的沉积环境,还重建了其空间分布模式。这些数据表明,雷口坡组的有机质富集层主要分布在浅水碳酸盐台地的内部洼地,这些区域在水深较浅、水动力较弱的条件下,有利于有机质的保存和沉积。同时,研究还发现,这些区域的海水盐度较高,且具有强烈的还原条件,这些特征共同构成了有利于有机碳埋藏的环境条件。
在分析过程中,研究团队特别关注了地球化学指标的综合应用。例如,通过检测沉积物中的微量元素含量,可以推断出当时的海水化学条件和氧化还原状态。这些指标不仅有助于识别有机质富集层的形成机制,还能够揭示其与全球气候和碳循环之间的关系。研究发现,在雷口坡组的有机质富集层形成期间,海水的氧化还原条件发生了显著变化,从较为氧化的环境转变为高度还原的环境。这种变化可能与全球气候系统的调整以及海洋环流模式的改变有关。
研究还探讨了陆源物质输入与海洋环境变化之间的相互作用。在中三叠世,随着气候的逐渐稳定,陆源物质的供给可能有所增加,这为海洋环境的变化提供了额外的物质基础。然而,研究也指出,陆源物质的输入并非唯一因素,海洋内部的化学过程同样对有机质的积累起到了重要作用。例如,某些微量元素的富集可能反映了海洋内部的化学循环过程,而这些过程可能与全球碳循环的调整密切相关。
通过对多个钻井样本的综合分析,研究团队不仅揭示了中三叠世雷口坡组有机质富集层的沉积环境和空间分布,还进一步探讨了其形成机制。研究发现,这一时期的海洋缺氧事件扩展至浅水碳酸盐台地内部,这可能与全球气候系统的调整以及海洋环流模式的改变有关。同时,这些变化也对全球碳循环产生了深远的影响,使得大气中的二氧化碳浓度迅速下降,从而促进了地球宜居性的重建。
此外,研究还强调了海洋缺氧事件在中三叠世气候转型中的作用。在这一时期,海洋缺氧事件的扩展可能与生物生产力的提升和海洋环流模式的改变密切相关。生物生产力的提升意味着更多的有机质被生产出来,而海洋环流模式的改变则可能影响这些有机质的分布和埋藏。同时,海洋缺氧事件的扩展也可能与全球碳循环的调整有关,例如,通过促进有机碳的高效埋藏,减少大气中的二氧化碳浓度,从而改善地球的气候条件。
研究还指出,雷口坡组的有机质富集层不仅是一个重要的碳汇,还在地球宜居性的重建过程中发挥了关键作用。通过分析这些沉积物的地球化学特征,科学家们发现,有机质的高效埋藏可能与海洋环境的变化密切相关。例如,较高的盐度和强烈的还原条件可能有助于有机质的保存,而这些条件的形成又可能受到全球气候和化学风化作用的影响。因此,雷口坡组的有机质富集层可以被视为中三叠世气候转型和碳循环调整的一个重要标志。
综上所述,中三叠世的雷口坡组有机质富集层的形成与全球气候系统的调整密切相关。通过综合分析沉积物的地球化学特征,研究团队揭示了这一时期海洋环境的变化及其对碳循环的影响。这些发现不仅有助于理解地球历史上的气候转型过程,还为现代气候变化研究提供了重要的参考。在全球气候变化日益加剧的今天,理解地球历史上的气候和碳循环机制,对于预测和应对未来的气候变化具有重要意义。
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