中国四川盆地早侏罗世陆相沉积记录中的碳循环扰动与托阿尔期大洋缺氧事件(T-OAE)响应

针对托阿尔期大洋缺氧事件(T-OAE)在陆相沉积中的识别争议，研究人员通过四川盆地大安寨段湖相碳酸盐岩和有机质的碳同位素(δ13Ccarb和δ13Corg)分析，结合孢粉地层学证据，首次建立了普林斯巴赫阶-托阿尔阶界线事件(Pl-To NCIE)与T-OAE负碳同位素漂移(NCIE)的陆相记录关联，揭示了纬度梯度变化对碳同位素值的影响，为理解陆地生态系统对碳释放的响应提供了新视角。

　　

在地球历史的长河中，早侏罗世托阿尔期大洋缺氧事件(T-OAE)是一个引人注目的气候突变节点。约1.83亿年前，这场全球性环境危机以碳循环剧烈扰动为特征，伴随大规模火山活动释放富¹²C碳源，导致海洋缺氧、生物灭绝和气温飙升5-10°C。尽管海洋沉积记录已得到充分研究，但陆地系统如何响应这一事件仍存在巨大知识空白——特别是在中国早侏罗世巨型湖盆体系中，地层年代学框架模糊、碳同位素记录对比薄弱等问题长期制约着认知突破。

中国四川盆地保存完好的托阿尔期湖相沉积为解决这一难题提供了理想材料。成都理工大学等机构的研究人员选择达州大草"D"剖面(DCD)作为关键研究对象，对自流井组马鞍山段顶部和大安寨段开展系统性研究。通过创新性地结合湖相碳酸盐岩与有机质碳同位素双重记录，辅以高精度孢粉地层学约束，团队首次在陆相地层中识别出两个标志性负碳同位素漂移(NCIE)：顶部马鞍山段的-2.9‰漂移对应普林斯巴赫阶-托阿尔阶界线事件(Pl-To NCIE)，而大安寨段厚达87米的-4.6‰至-6‰漂移则明确记录了T-OAE事件。这项发表于《Geoscience Frontiers》的研究不仅建立了陆-海碳同位素记录的长期对比框架，更发现四川盆地(低纬度)较其他高纬度盆地具有更显著的¹³C贫化特征，为理解碳释放事件的纬度差异响应提供了关键证据。

研究团队运用多学科技术方法：孢粉相分析鉴定出Classopollis优势组合及Ischyosporites variegatus等标志种；扫描电镜(SEM)和阴极发光(CL)技术评估双壳类化石成岩改造程度；碳酸盐岩(δ¹³C_carb)和有机质(δ¹³C_org)碳同位素分别在中国科学院地球化学研究所和自然资源部第二海洋研究所完成交叉验证；通过CONISS聚类分析划分5类孢粉相组合。

研究结果揭示四大发现：

1. 年代学框架：孢粉组合中Classopollis torosa优势带与Ischyosporites variegatus等标志种的首次出现，将Pl-To界线精确限定在剖面6.4米处，而缺乏Callialasporites证实大安寨段不晚于托阿尔阶。
2. 成岩作用评估：CL显示保存完好的双壳类具均一暗蓝色发光，保留原始文石结构，而改造壳层呈现无发光特征，证实部分碳酸盐岩保存原始湖水化学信号。
3. 碳同位素扰动：δ¹³C_org记录显示Pl-To NCIE(-2.9‰)和T-OAE NCIE(-4.6‰)的双层结构，δ¹³C_carb在T-OAE区间同步出现-6‰漂移，排除成岩干扰可能。
4. 纬度梯度效应：四川盆地δ¹³C_org平均值(-27.32‰)显著低于鄂尔多斯等高位盆地，反映有机质类型(Ⅰ/Ⅱ型干酪根)和古纬度对同位素分馏的联合控制。

讨论部分强调了三重科学意义：首先，大安寨段87米厚的T-OAE NCIE对应沉积速率达21-52 cm/kyr，显著高于同期海相记录，暗示巨型湖盆对碳循环扰动具有"信号放大"效应。其次，孢粉相中Botryococcus藻类丰度与δ¹³C_org负偏的弱相关性(r²=0.1)，暗示微生物降解可能低估了藻类有机质贡献。最重要的是，通过整合中国五大盆地数据，研究首次揭示T-OAE期间陆地碳同位素响应存在显著纬度梯度——低纬度盆地更易记录到深幅NCIE，这对重建古碳释放量与气候模型校准具有范式意义。

这项研究不仅为东亚陆相T-OAE记录建立了可靠的生物地层"锚点"，更开创性地论证了湖相碳酸盐岩作为古碳循环研究载体的可靠性。在全球变暖背景下，理解陆地生态系统对突发性碳释放的响应机制，将为预测当代气候变化影响提供深时类比。大安寨段化石富集层与有机质页岩的交互，恰似一部封存于岩石中的"气候日记"，持续为科学家破译地球系统反馈机制提供关键密码。