近日，国际地学自然指数（Nature Index）期刊《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）上发表了中科院海洋所常凤鸣研究组与美国密苏里大学、德国奥登堡大学、自然资源部第一海洋研究所、法国索邦大学、国防科技大学、韩国海洋科学技术院等单位合作的最新研究成果。该研究基于多学科交叉和多圈层耦合，在国际上首次完整且详细地报道了白垩纪大洋缺氧事件1d（OAE 1d）期间南半球高纬度地区的沉积学和地球化学记录，进而揭示了其触发机制和古气候环境效应，并为证实该事件的全球性分布特征提供了确凿证据。 

　　近年来，国际上深海地质研究领域最为前沿的合作计划——国际大洋发现计划（IODP）将地球气候系统对大气CO₂浓度升高的响应列为其七大战略目标之一。此外，深入研究关键地质历史时期的碳循环过程、成因机制及其古气候环境效应，对于我国双碳战略目标的顺利达成也具有非常重要的借鉴价值。发生在晚阿尔布期-早森诺曼期（~100-101 Ma）的OAE 1d，是白垩纪温室期内最具有代表性的重大碳循环扰动事件之一，也是研究地球系统科学前沿领域——多圈层耦合作用的典范。然而，迄今为止科研界仍缺少对气候环境变化异常敏感的高纬度地区OAE 1d的连续性沉积记录，因此该事件是否具有全球性分布特征依然成谜。2017年在东南印度洋中实施钻探的IODP 369航次，首次获得了南半球高纬度地区晚白垩世时期形成的连续性岩芯沉积物（图1a），从而为上述研究工作的深入开展提供了绝佳的载体和契机。 

图1 研究站位U1513在100 Ma的地理位置分布（a）及其在晚阿尔布期-早森诺曼期的沉积物来源示踪（b）

　　研究人员利用该航次在曼达岬海盆钻取的U1513站位岩芯沉积物，基于钙质生物化石碳同位素和古生物地层年代约束，通过沉积学和地球化学方法，首次完整且详细地报道了OAE 1d事件期间研究区的沉积学和地球化学记录。从多圈层相互作用视角，系统重建了当时的沉积物来源、海底火山活动、陆源区气候条件、陆源物质的入海及埋藏、海表生物生产力与海底氧化-还原环境的演化历史及其耦合关系，进而揭示了该事件的触发机制及其古气候环境效应。 

　　所研究碎屑沉积物主要来自于澳大利亚西南部大陆，而海底火山成因物质的直接贡献较小（图1b）。此外，汞元素记录显示南半球高纬度地区OAE 1d的形成与当时凯尔盖朗大火成岩省的强烈火山活动及由此排放出的大量温室气体CO₂密切相关。在该温室气候条件下，陆源区的水文循环及河流入海的碎屑物质、有机质和淡水通量明显增强，促进了海底缺氧性沉积环境的形成和陆源有机质的大量埋藏（图2）。尤为重要的是，高纬度（研究区）和低纬度（古特提斯洋/大西洋）地区之间OAE 1d记录的良好协同性有效证实了其全球性分布特征（图2）。 

图2 晚阿尔布期-早森诺曼期U1513站位沉积物典型指标的垂向变化特征及其与低纬度（古特提斯洋）地区相关记录间对比 

　　文章共同第一作者有中科院海洋所范庆超科研助理、中科院海洋所徐兆凯研究员、美国密苏里大学Kenneth G. MacLeod教授、德国奥登堡大学Hans-Jürgen Brumsack教授、自然资源部第一海洋研究所李铁刚研究员、中科院海洋所常凤鸣研究员、中科院海洋所万世明研究员、法国索邦大学Laurent Riquier副教授、国防科技大学傅德龙讲师、中科院海洋所栾振东教授级高级工程师、自然资源部第一海洋研究所段佰川助理研究员、中科院海洋所陈红瑾博士研究生，中科院海洋所徐兆凯研究员、韩国海洋科学技术院Dhongil Lim研究员为文章通讯作者。该研究得到了青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东省专项、中科院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、全球变化与海气相互作用国家专项、青岛海洋科学与技术试点国家实验室鳌山科技创新计划、韩国国家研究基金等项目联合资助。 

　　论文出处及链接：  

　　Fan, Q.C.^？, Xu, Z.K.^？*, MacLeod, K.G.^？, Brumsack, H.-J.^？, Li, T.G.^？, Chang, F.M.^？, Wan, S.M.^？, Riquier, L.^？, Fu, D.L.^？, Luan, Z.D.^？, Duan, B.C.^？, Chen, H.J.^？, Wang, W., Lim, D.I.*. First record of oceanic anoxic event 1d at Southern high latitudes: Sedimentary and geochemical evidence from International Ocean Discovery Program Expedition 369. Geophysical Research Letters, 2022, 49: e2021GL097641.  

　　https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL097641。 

　　文/ 徐兆凯，范庆超