中侏罗世伊犁盆地古野火事件的多指标重建及其气候-植被-野火反馈机制研究

本研究针对中侏罗世Aalenian期古野火活动机制这一科学问题，通过煤岩学、惰质体反射率(Roil)、多环芳烃(PAHs)和正构烷烃(n-alkanes)等多指标分析，揭示了伊犁盆地以低温地表火为主的古野火特征，阐明了PAHs总量可作为有效指标但环数比值存在局限性的新认识，为理解温室气候下气候-植被-野火反馈关系提供了深时案例。

　　

在地球漫长的地质历史中，野火始终是塑造陆地生态系统的重要力量。特别是侏罗纪这个典型的温室气候时期，全球平均气温比现代高5-10°C，大气CO₂浓度超过1000 ppm，为野火活动创造了理想条件。近年来，中国北方侏罗系煤层中高含量惰质体的发现，暗示这一时期可能存在广泛的古野火事件。然而，关于这些古野火的具体特征、驱动机制及其与气候-植被系统的反馈关系，仍存在诸多未解之谜。伊犁盆地保存完好的中侏罗世煤层，为破解这些科学问题提供了绝佳的研究材料。

中国矿业大学（北京）的研究团队在《Global and Planetary Change》发表的研究，创新性地采用多指标交叉验证的方法：通过煤岩组分定量统计确定惰质体含量，利用反射率测定判断古野火温度类型，结合气相色谱-质谱(GC-MS)分析PAHs和n-alkanes生物标志物分布特征，并首次系统量化了天然炭(natural char)作为辅助证据的应用价值。所有样品均采自伊犁盆地北部缘的伊北2号露天煤矿8#煤层，包括10个连续煤样和2个夹矸/顶板泥岩样品。

【煤岩学特征】煤样中惰质体含量高达26.6-84.0%，显著高于现代泥炭沼泽，其中丝质体(fusinite)、半丝质体(semifusinite)和碎屑惰质体(inertodetrinite)占比超过70%。反射率值0.65-3.81%的分布范围表明，古野火以<200°C的低温地表火为主，仅少量样品达到300-400°C的地面火特征。

【PAHs证据】检测到萘、菲、芘等高分子量PAHs(HMW PAHs)的异常富集，其总量与惰质体含量呈正相关。但研究指出低环PAHs因高溶解性可能导致环数比值失真，这一发现修正了前人关于PAHs环数比可指示燃烧温度的观点。

【天然炭特征】首次在侏罗纪煤层中系统量化天然炭的指示价值，其反射率(1.12-4.32%)显著高于伴生镜质体，孔隙结构特征支持其野火成因解释。

【植被重建】n-alkanes分布显示C₂₇-C₃₃长链烷烃占主导，证实成煤植被以陆生高等植物为主，为野火提供了充足燃料。卡达烯(cadalene)和惹烯(retene)的检出进一步印证了苏铁类和松柏类植物的繁盛。

研究结论创新性地构建了中侏罗世气候-植被-野火的三角反馈模型：温室气候促进植被繁茂→干燥季节引发频繁地表火→火后养分释放加速植被复苏。这一发现不仅为理解深时野火机制提供了多指标研究方法论，更重要的是为预测当代全球变暖背景下的野火活动趋势提供了地质历史参照。特别是提出的"PAHs总量优于环数比"的新认识，以及天然炭定量化应用的创新实践，为未来古野火研究确立了更可靠的技术标准。