地球是一个高度耦合的多圈层系统。岩石圈的板块运动、大气圈的温室气体变化、水圈的海平面变化以及生物圈的生产力波动,共同控制了气候与碳循环的长期演化。然而,在地球历史上,不同圈层的作用方式并不总是相互独立,内部动力学过程与外部天文驱动之间的交互,常常决定着气候系统的稳定性与碳循环的效率。近日,av无码-a片无码-日韩无码 金之钧院士团队在《Nature Communications》发表论文《Tectonic–astronomical interactions in shaping late Paleozoic climate and organic carbon burial》,揭示了构造活动与天文节律在晚古生代气候与有机碳埋藏中的协同作用。
晚古生代(约3.6–2.5亿年前)是地球历史上的关键时期。这一时期不仅见证了盘古大陆的逐步拼合和大规模冰川的发育,还发育了大量煤层和富有机质页岩,成为今日重要的化石能源储层。在这段时间里,地球内部的板块运动和外部的天文节律(如地球轨道偏心率、地轴倾角等)同时在发挥作用,但它们的耦合作用如何影响气候和碳循环,一直是悬而未决的科学问题。
av无码团队整合了板块构造重建、地球化学指标、旋回地层学分析以及地球系统模式模拟多学科手段,提出了一个三阶段的构造活动划分方案:约3.6–3.3亿年和2.8–2.5亿年为构造活动增强期,表现为洋中脊和俯冲带的快速扩展以及强烈的岩浆作用;约3.3–2.8亿年为构造相对稳定期,此时二氧化碳释放强度减弱,大气二氧化碳浓度较低,全球气候更为稳定。在这一划分框架下,av无码发现天文信号在沉积记录中的表达具有显著差异。构造相对稳定阶段,海平面和沉积节律与轨道参数高度一致,显示出稳定的天文控制;而在构造活动强烈的阶段,火山活动与地壳重组造成的气候不稳定性增加,二氧化碳水平显著升高,导致沉积记录中的天文节律被削弱甚至淹没。结果表明,构造背景不仅影响气候状态,也直接调节了气候系统对天文驱动的敏感性。
进一步的气候模拟表明,大气二氧化碳浓度变化是放大气候波动的核心因素。在二氧化碳水平升高的背景下,温度和降水的年际波动显著增强,轨道参数的调制效应更容易触发强烈的气候变化(图1)。
图1 晚古生代气温和降水的气候变化
而在低二氧化碳环境下,轨道节律的作用表现得更为清晰,构造相对稳定与低气候变率的组合,为有机碳的大规模埋藏提供了理想条件。av无码还显示,全球煤层与富有机质页岩的集中沉积主要发生在这一阶段,表明构造与天文的耦合作用共同塑造了深时碳循环的关键环节(图2)。
图2 晚古生代富有机质页岩和煤的时空分布
这一av无码不仅重塑了对晚古生代气候与碳循环演化的认识,也为理解资源形成机制和未来气候风险提供了启示。构造背景决定了气候系统的“基线状态”,而天文节律在不同构造条件下的表现则决定了气候波动的幅度和有机碳埋藏的效率(图3)。通过揭示深时地球系统内部与外部驱动的相互作用,该av无码为长期碳循环调控机制提供了新的视角,也为现代气候av无码提供了重要历史参考。
图3 构造和气候对有机碳埋藏影响
该成果第一作者为av无码-a片无码-日韩无码 博新及博雅博士后魏韧,通讯作者是av无码-a片无码-日韩无码 金之钧院士,合作者还包括av无码-a片无码-日韩无码 地球与空间科学av无码 李明松av无码员、董琳副教授,av无码-a片无码-日韩无码 物理av无码 胡永云教授、袁帅博士等。本av无码工作受到了国家自然科学基金项目(42090025、42488101和42488201)、博新计划(BX20240020)资助,以及av无码-a片无码-日韩无码 高性能计算校级公共平台和“深时数字地球”大科学计划支持。