阿普第—阿尔比阶古气候事件的新年代地层框架

当古老的岩石在记时

想象能像读秒表一样清晰地读取地球的古气候史。这项研究对大约1.2亿到1.0亿年前的早白垩世一段约2000万年的时间切片做到了这一点——当时恐龙横行，地球基本无冰。研究者将一根意大利钻芯变成一种地质计时器，确定了从海洋缺氧到火山喷发和海平面变化等全球剧变事件的实际发生时间与持续时长。更精确的年代有助于科学家判断地球气候系统能以多快的速度改变，以及为何会如此变化。

一个海平上升与海洋躁动的世界

阿普第—阿尔比阶间是海平面较高、火山活动频繁、洋道变化显著的时期。随着大陆裂解和新海底的形成，南大西洋与南冰洋开启，推动全球海平上升并重塑洋流。在这个缓慢的构造背景上，还叠加了由地球围绕太阳轨道变化驱动的较短气候摆动。海洋在富氧与深水缺氧之间交替，后者形成富有机质的暗色“黑色页岩”。这些所谓的海洋缺氧事件（OAE 1a至1d）与火山活动脉动、降雨与径流变化以及构成大量海底泥质的微小浮游生物群落替代同时发生。

位于意大利腹地的天然档案

研究者聚焦于中意大利翁布里亚—马尔凯盆地的Poggio le Guaine（PLG）岩芯，该地区曾为特提斯洋的一部分。该岩芯保存了从晚巴列姆阶延续到早塞诺曼阶的近连续记录，涵盖了四次主要缺氧事件以及七个异常的红色沉积间隔（白垩纪海洋红层）。逐层记录显示从白色、富氧的灰岩，到在低氧环境沉积的黑色页岩，再到在更氧化水体中形成的锈色地层。层中的浮游化石与钙质藻类使该剖面可划分为详细的生物带，这些生物带在全球范围内广泛用于白垩纪地层定年。

以地球轨道作宇宙节拍器

为将PLG的沉积层堆栈转化为高精度时钟，研究组每隔几厘米测量两种磁性参数——磁化率与消磁剩余磁化（anhysteretic remanent magnetization）。这些信号反映了输送到海底的细磁性矿物含量及其随时间的变化。用先进的谱分析工具处理后，两套记录显示出与已知地球轨道周期一致的清晰节律，尤其是非常稳定的40.5万年“长偏心率”周期。通过将这些周期与精算的轨道解对齐，并以少数精确定年的火山灰层和一个关键的磁性反转（M0r纪）为锚，作者建立了一个跨约2000万年的天文校准年代模型，年齿不确定度约为20万年左右。

确定黑色页岩、红层与气候摆动的时间

借助这个轨道时钟，研究重新定年并细化了许多早白垩世的标志性事件。最显著的缺氧事件OAE 1a的持续时长约为113万年，开始于约1.195亿年前，并与锇同位素记录的长期火山脉动同时发生。OAE 1b大约持续2.7百万年，包含五个较短的亚事件，其单个持续时间从数万到数十万年不等；其中一些与火山活动信号紧密相关，另一些则与更强的季风和径流变化相联系。OAE 1c与1d被显示为更长期、跨百万年的区域性缺氧期。在这些黑暗间隔之间及周围，岩芯包含记录底水更富氧的红色地层。其时间分布表明这些红层更多受轨道周期和长期洋流变化的调制，而非单纯由温度直接驱动。

改写地质年表

这一新框架还使许多用于定年白垩纪岩层的化石标志带的年代与寿命更为精确。阿普第阶的时长约为700万年，阿尔比阶约为1280万年，与现行地质时间表总体一致，但对个别生物带有重要调整。帮助定义巴列姆—阿普第界线的那次磁性反转（M0r纪）现在估计持续约43万年。通过将火山脉动、受季风驱动的变化、黑色页岩沉积与红层间隔置于同一精确时间线内，研究揭示了深地球过程、轨道节律与海洋化学之间的紧密耦合。

这对理解气候变化意味着什么

对于非专业读者，关键结论是地球的气候与海洋能对相对缓慢的背景变化（如大陆裂解与轨道变动）作出快速且有时是重复性的响应。火山排放、降雨模式变化与洋道演化把早白垩世气候推向温室化的方向，但同时也产生了较冷的间期和海洋氧含量的剧烈摆动。通过为阿普第—阿尔比阶建立迄今最详细的时间框架，这项工作把过去模糊的图景变成了高分辨率的时间线，从而让科学家更好地比较因果关系，改进我们评估当今快速气候变化如何波及海洋与生物圈的能力。

引用: Ramos, J.M.F., Savian, J.F., Franco, D.R. et al. A novel chronostratigraphic framework for the Aptian–Albian paleoclimate events. Sci Rep 16, 5862 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35714-z

关键词: 早白垩世气候, 海洋缺氧事件, 天文年代学, 白垩纪红层, Poggio le Guaine岩芯