鲁静
晚三叠世卡尼期代表了过去250Ma最重要的时期之一。卡尼洪积期（Carnian Pluvial Episode，CPE，约234 Ma-232 Ma），世界生物群发生了重大变化，包括恐龙强势崛起和现代针叶类植物兴起(图1; Simms and Ruffell, 1989; Dal Corso et al., 2020)。CPE以变暖的全球气候和增强的水循环为特征，并伴随着全球波动的碳循环、增强的降雨和大陆风化、普遍的海洋缺氧、大量生物的更替和聚煤泥炭环境的重新出现(Simms and Ruffell, 1989; Sun et al., 2016; Dal Corso et al., 2012, 2015, 2018, 2020)。现有研究表明，卡尼期环境-气候变化与兰格利亚大火成岩省的侵位近乎一致，并可能是CPE的驱动机制。尽管目前这种联系还不精确（因为兰格利亚大火成岩省的侵位时间在沉积地层中的记录还没有被确定），但许多研究仍将兰格利亚大火成岩省释放的巨量CO2（引起全球变暖和超级季风气候）假设为CPE的驱动机制(Dal Corso et al., 2020)。
图1 晚三叠卡尼期陆地恐龙的崛起（上,Jason Hilton提供）和植物多样性辐射（下,张培新提供）
CPE最初是根据陆相地层的沉积变化而被发现，但当前大多数对CPE的后续研究主要集中于地层年代约束良好的海相地层(Sun et al., 2016; Dal Corso et al., 2012, 2015, 2018)。相比之下，尽管卡尼期全球生物发生了大规模的灭绝和辐射（主要为陆地恐龙、鳄鱼、海龟、第一批哺乳动物和昆虫和现代针叶类植物的兴起），但关于此次气候变化对陆地环境的影响却知之甚少(Dal Corso et al., 2020)。
为了进一步解决上述问题，中国矿业大学（北京）和英国伯明翰大学、中国地质大学（武汉）、英国利兹大学和中国石油勘探开发研究院等单位合作，依托国家油气重大专项（2017ZX05009-002）、国家自然基金（41772161, 41472131）、新世纪优秀人才（2013102050020）以及英国自然环境委员会的生物圈进化、过渡和恢复计划（NE/P0137224/1）等项目，在华北地台南缘济源盆地施工ZJ-1钻孔，利用该钻孔揭露的湖泊沉积物中的凝灰质黏土岩锆石U-Pb定年、高分辨率碳同位素化学地层、孢粉学和沉积学等数据，揭示了济源盆地湖泊环境的变化与兰格利亚大火成岩省的关系。论文利用沉积汞作为火山活动的替代性指标，揭示了CPE期间4次离散脉冲式的火山活动。每个喷发阶段都与碳同位素组成的负偏移和主要的环境-气候变化，包括更加湿润的气候条件（以湿生植物的增加为标志）、湖泊扩张和富营养化有关（图1和图2）。我们的结果表明，兰格利亚大火成岩省喷发以多个离散脉冲出现，而不是简单呈现出一个顶点和衰退的历史，并显示出大火成岩省对改变全球碳循环、引起气候变化和驱动生物进化的宏观能力。
这项工作揭示了与兰格利亚大火成岩省相关的碳排放是脉冲式的，这为大火成岩省的动力学机制提供了创新见解，同时也为温室气体驱动的全球变暖所引发的增强的全球水循环气候理论提供了关键验证，并为我们理解大火成岩省对陆地生态系统的影响及其在塑造全球气候中所扮演的角色提供了一个新的视角。
图2 晚三叠世卡尼期古气候、古环境、氧化还原条件、火山活动、碳同位素记录于全球事件的对比(Lu et al., 2021)
本文研究成果于2021年9月发表于《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，PNAS》，题目为“Volcanically driven lacustrine ecosystem changes during the Carnian Pluvial Episode (Late Triassic)”。本文作者为中国矿业大学（北京）鲁静教授。本文属于作者认识和理解，相关问题交流可通过邮箱lujing@cumtb.edu.cn与作者联系。欲知更多详情，请进一步阅读相关原始文献。
主要参考文献
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