古新世-始新世极热事件前兆：千年尺度热成因CO2释放的全球证据与机制解析

本研究通过东特提斯海高分辨率地层记录，结合地球系统模型，首次揭示了古新世-始新世极热事件（PETM）前兆（POE）的全球性碳释放特征，证实其由北大西洋火成岩省（NAIP）侵入活动驱动的热成因CO2释放主导，累计排放量达1030-1765 Pg C。该成果为理解地质历史突发性碳释放与气候响应的关联提供了关键约束，对预测现代人为碳排放的长期影响具有重要启示。

　　

5600万年前的“气候大崩溃”——古新世-始新世极热事件（PETM），是地球历史上最剧烈的短期增温事件之一，全球温度飙升5-6°C，海洋酸化、生物灭绝等连锁反应持续了约17万年。但鲜为人知的是，这场灾难性事件前还藏着一个更隐秘的“预警信号”：一段持续仅数百年至千年的前兆碳释放（POE）。这个神秘的前兆事件究竟如何触发后续的气候灾难？其碳源是火山活动、甲烷水合物分解，还是天文轨道驱动？这些问题长期困扰着学界。

中国地质大学（北京）领衔的国际团队在新疆库孜贡苏剖面发现了保存完好的POE-PETM连续沉积记录。通过高精度碳同位素（δ¹³C_carb）、生物标志物和汞异常分析，结合cGENIE地球系统模型，首次证实POE是全球性事件，其碳释放主要源自北大西洋火成岩省（NAIP）侵入岩体接触变质作用产生的热成因CO₂，累计排放量相当于1030-1765亿吨碳，升温幅度达1.1-1.3°C。这项发表于《Nature Communications》的研究，为理解地质历史突发性碳释放机制提供了关键拼图。

关键技术方法
研究团队整合了多学科技术：1）磁化率旋回地层学建立千年尺度年龄模型；2）碳酸盐团簇同位素（Δ₄₇）与TEX₈₆指标重建古水温；3）生物标志物（如2-甲基藿烷指数）追踪微生物群落响应；4）汞含量（Hg/TOC）反演火山活动；5）cGENIE模型耦合δ¹³C_DIC-pH双指标约束碳释放通量。

研究结果

东特提斯海的高分辨率POE-PETM记录
库孜贡苏剖面显示POE存在1.2米厚的碳同位素负偏层（δ¹³C_carb下降2.5‰），与PETM主事件（负偏6.3‰）相隔约14万年。磁化率频谱分析揭示沉积速率达6-8 cm/kyr，POE持续时间约21 kyr。

POE期间的环境扰动特征
POE的生态响应弱于PETM：1）C₂₉藿烷ββ/(αβ+βα)比值仅小幅上升（0.1→0.3），指示初级生产力有限增强；2）Crenarchaeol比值下降反映暖水导致奇古菌减少；3）Mn*与V/Al比值未显著波动，说明氧化还原条件稳定。

NAIP活动的汞证据
剖面中Hg/TOC比值在POE和PETM前分别出现峰值，虽受碳酸盐稀释影响，但PCA分析表明其与δ¹³C_org的关联性支持NAIP的远程火山信号。

碳释放机制模型约束
cGENIE模拟显示：1）POE碳源δ¹³C_source为-30.8‰至-44.5‰，符合热成因CO₂特征；2）排放速率0.2-1.3 Pg C/yr，接近NAIP侵入体脱气理论值；3）累计排放量达现代人为碳排放10年总量。

结论与意义
该研究首次证实POE是NAIP早期岩浆侵入引发的大规模热成因CO₂释放事件，其千年尺度的快速排放可能通过削弱碳库稳定性，为后续PETM的“临界点”跨越埋下伏笔。这一发现不仅完善了对PETM触发机制的认识，更警示现代短期碳排放可能通过类似的“预热效应”放大长期气候风险。生物标志物与模型结合的创新方法，为解析地质历史突发气候事件提供了新范式。