综述：卡尼期降雨事件与全球煤炭积累重新开始之间的耦合关系

《Earth-Science Reviews》：Coupling relationship between the Carnian Pluvial Episode and the global coal accumulation recommencement

本文系统分析晚三叠世卡尼期普鲁望事件（CPE）期间全球煤炭积累与环境气候变化的耦合机制。研究表明，万隆拉格山脉火山活动释放大量CO?引发全球增温湿润，促进陆相沼泽发育和湿地植物繁盛，进而增加有机碳埋藏，形成全球煤炭沉积。这一过程通过碳循环负反馈机制调节了火山活动的温室效应，最终导致环境气候稳定，CPE结束。

　　
针对晚三叠世卡尼尼亚湿润事件（CPE）与全球煤炭积累关系的系统性研究，本文通过整合多学科证据揭示了火山活动、气候变迁与碳循环之间的动态关联。研究以约234-232百万年前的全球性事件为切入点，重点解析了西伯利亚克拉通与北美阿拉斯加地区大型岩浆省（Wrangellia LIP）喷发引发的连锁反应。

在时间框架界定方面，研究通过交叉验证CA-TIMS测年数据与生物地层记录，确认CPE的精确时限为234-232百万年前。该时段恰逢全球煤炭沉积从长达1800万年的"煤炭空缺期"中恢复，形成与石炭纪-二叠纪煤炭纪元类似的沉积环境。值得关注的是，这种恢复并非孤立现象，而是与地质构造、气候模式及生物演化形成多维耦合关系。

气候系统重构是研究的核心发现。Wrangellia LIP的巨量CO2释放触发温室效应，导致全球地表温度上升约3-5℃。这种变暖过程与大气环流增强形成正反馈，使得热带-亚热带地区年降水量增加30%-50%。气候带的东西向位移尤为显著，欧亚大陆从干旱的温带草原转变为湿润的森林环境，而美洲大陆则经历从半干旱到湿润的过渡。这种湿润化趋势在新生代植物群化石记录中得到印证，表现为旱生植物占比下降50%以上，水生植物门类增加300%。

沉积环境转型呈现全球同步性特征。研究区普遍发育三角洲相沉积，其中南美安第斯造山带与北美落基山脉的沉积序列显示，湖泊水位上升幅度达15-20米，对应沼泽面积扩张400万平方公里。这种环境转变为高等植物提供了理想的成煤条件，煤炭沉积速率较前期提升3-5倍。值得注意的是，化学风化作用在CPE期间达到新近纪峰值，年侵蚀量增加2-3倍，这直接导致陆源碎屑输入减少，为有机质富集创造了条件。

植物群演化与煤炭形成存在时空耦合。研究显示，CPE期间全球植物群经历三次关键转型：首先，苏铁类和种子蕨繁盛，为早期成煤植物群奠定基础；其次，裸子植物门类在干旱区重新占据优势，形成过渡性植被结构；最终，被子植物先驱类群在湿润区快速辐射。植物功能型分析表明，叶片角质层厚度平均减少40%，气孔密度增加60%，这种形态适应直接促进了大气CO2的固定效率。

碳循环的动态平衡机制是重要结论。火山活动释放的CO2在短期内加剧温室效应，但通过促进植物生长和有机质埋藏，全球碳封存率提升至0.8-1.2%，形成负反馈调节。这种调节能力在气候系统稳定中发挥关键作用，使得峰值温度较初始升温幅度降低1.5-2℃。碳同位素分析显示δ13C值下降2-3‰，对应植物光合作用的碳利用效率提升。

环境参数的时空异质性值得关注。北极地区虽受火山活动直接影响，却因极地放大效应出现更剧烈的升温（达8℃），而赤道地区因降水增加形成更稳定的成煤环境。这种纬度差异在植物群化石记录中得到验证，热带地区发育以苏铁为主的高生产力植被，而温带地区则以针叶类和蕨类混合群落为特征。

构造活动的协同作用体现在三个方面：其一，岩浆活动引发的地壳抬升形成局地气候梯度；其二，火山碎屑物输入改变区域沉积动力学；其三，构造隆起促进大气-植被-土壤系统的耦合。例如，西伯利亚克拉通边缘的抬升运动导致区域年降水量增加25%，形成连续的沼泽发育带。

生物地球化学过程研究揭示了关键转换节点。汞富集异常（Hg/TOC比值达0.8-1.2 μg/g）与碳同位素负偏移（Δ14C达3.5%）形成时空对应关系，表明汞污染事件与生物泵功能增强同时发生。这种关联性在五个大陆的沉积记录中均得到验证，说明存在统一的全球性驱动机制。

该研究对现代气候干预具有重要启示。通过重建CPE期间植物-气候-碳循环系统，建立了三阶段调控模型：初期火山气溶胶遮蔽效应导致降温，中期植物生长加速CO2吸收，后期有机质封存形成负反馈。这种多机制调节模式为应对当前全球变暖提供了历史参照，特别是植被功能型调整对碳汇能力的影响评估具有重要参考价值。

未来研究方向应聚焦于以下维度：1）建立高分辨率碳循环模型，量化不同反馈机制的贡献度；2）完善植物功能型与气候响应的跨尺度关联研究；3）开发新型同位素示踪技术，精确解析碳封存过程的时间序列。这些研究将有助于更深入地理解地质时期气候-生态系统协同演化的机制，并为当代环境治理提供科学依据。