自工业革命以来，人类使用化石燃料所产生的以二氧化碳为主的温室气体不仅加剧全球变暖，同时还对地球系统中的碳循环以及全球气候造成巨大影响。研究地质历史时期类似的温室地球系统，为人们理解现今地球系统发生的环境变化以及认识未来可能面临的极端气候提供重要借鉴。早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件（简称T-OAE）是发生在距今约1.83亿年的一次全球性的极热事件。在此期间，地球上发生了一系列气候-环境-生物的剧烈扰动，如全球快速增温，水文循环加速，大陆风化增强，广泛的海洋和湖泊缺氧，生物多样性减少以及物种灭绝等。同时，该事件伴随着显著的全球碳循环扰动，其中以广泛的黑色岩系沉积和碳同位素负漂移为主要特征。但是，以往对于T-OAE的研究主要集中在特提斯洋的海相地层，鲜有来自同时代陆地湖泊的沉积记录，且有关该事件对陆地湖泊系统有机质聚集的影响仍有待研究。

近日，我院金鑫副教授课题组联合国内外学者，在国际地学高水平期刊《Global and Planetary Change》（中科院一区，Top期刊）上发表题为“Complex pattern of environmental changes and organic matter preservation in the NE Ordos lacustrine depositional system (China) during the T-OAE (Early Jurassic)”的研究论文。成都理工大学为论文的第一作者单位，沉积地质研究院硕士生李滨兵为论文的第一作者，金鑫副教授为论文的通讯作者。我院时志强教授和郎咸国教授也参与了该项研究。

该研究选取鄂尔多斯盆地东北部安崖剖面T-OAE期的黑色岩系，开展了岩石学、主微量元素、铁组分、总硫、总有机碳和岩石热解等相关地球化学研究，明确了安崖剖面T-OAE时期古湖泊的环境演化规律及有机质聚集机制。结果表明，在T-OAE时期，研究区主要为暖湿气候，并伴随着增强的水文循环过程。据岩石学和地球化学指标，进一步确定研究区湖泊演化依次经历了A、B、C和D等四个阶段（图1）。A阶段湖泊沉积物的有机质含量高，有机质来源以水生浮游藻类为主，且该阶段湖泊初级生产力增强，底水缺氧，为该阶段富有机质沉积提供了充足的有机质来源和适当的保存条件；B阶段有机质含量较低，其来源主要为陆地高等植物，且这一时期气候季节性增强，可能促进湖水混合从而导致底水含氧量增加，同时含氧底水也可能阻碍湖泊磷循环，从而降低以浮游藻类为主的初级生产力；C阶段湖泊富有机质沉积物再次沉积，这与暖湿气候下初级生产力增强，底水缺氧的短暂恢复相关；D阶段湖泊沉积环境由深湖向湖泊三角洲沉积转变，含氧底水环境和陆源硅质碎屑输入的增加导致该阶段沉积是以陆地高等植物为主要来源的贫有机质沉积。通过地球化学指标相关性分析，研究认为安崖剖面有机质聚集主要受初级生产力和氧化还原条件的变化控制。安崖地区湖泊沉积环境波动频繁，主要受控于T-OAE时期全球温室气候，但同时叠加了区域气候的季节性增强和/或水文循环加剧的影响。

与其他中国陆相盆地T-OAE研究对比，发现在四川盆地和金羊盆地，富有机质湖相黑色岩系的大规模沉积与T-OAE碳同位素负漂移近乎同时发生，其富有机质黑色岩系埋藏了大量的有机碳。然而，鄂尔多斯盆地T-OAE时期碳同位素负漂的峰值对应于湖泊贫有机质沉积时期（即对应于B阶段），且富有机质湖相黑色页岩在碳同位素负漂之前就已经沉积。这表明在T-OAE时期全球变暖的气候背景下，湖泊有机质聚集的时间可能因不同纬度和地区的气候条件而异，并进一步揭示区域环境变化对该时期湖泊系统内的碳封存具有重要影响。该研究为探究极热事件背景下湖泊有机质富集机理和碳封存提供了新的见解。

图1早侏罗世早Toarcian期鄂尔多斯盆地安崖剖面有机质聚集模式图

论文信息：Li, Binbing., Jin, Xin (通讯作者)., Dal Corso, J., Ogg, J. G., Lang, X.G., Baranyi, V., Preto, N., Franceschi, M., Qiao, P.J., Shi, Z.Q., 2023. Complex pattern of environmental changes and organic matter preservation in the NE Ordos lacustrine depositional system (China) during the T-OAE (Early Jurassic). Global and Planetary Change, 104045.

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818123000188