急骤漫天泻浪潮：回望2.3亿年前晚三叠世卡尼期湿润幕（CPE）

2023-03-26 13:23李世鑫张廷山曾建理马知恒

化石 2023年1期

李世鑫张廷山曾建理马知恒

“CPE”名称的由来

三叠系是中生代的首个年代地层单元，是继二叠纪末生物大灭绝后，生物逐渐复苏的重要时期，同时也是古生代生物群逐渐消亡向现代生物群开始形成转变的过渡时期，其起始于距今2.52亿年前，结束于2.01亿年前，延续了约5100万年。随着二叠纪末极端气候事件造成的全球性环境生态系统崩塌，早三叠世气候与生物经历了漫长的复苏阶段，并伴随着生态系统的多次崩塌和重建。至中三叠世环境趋于稳定，形成较为完整的生态系统，全球气候与海洋环境明显改善。晚三叠世时期先后发生两次生物灭绝事件，其中卡尼期湿润暮事件（Carnian Pluvial Episode）的发生，重创了早-中三叠世海洋生物群，使生物多样性发生了改变，同时也开创了爬行动物和裸子植物的空前繁盛，并出现了恐龙等新一代中生代霸主，使得现生生物演化史开始了新的篇章。

晚三叠世全球古地理格局及各地CPE事件位置（修改自曾建理等，2022）（1.意大利Dolomite地区;2.意大利朱利安阿尔卑斯地区;3.匈牙利Transdanubian山脉;4.奥地利钙质阿尔卑斯山北部;5.意大利Lagonegro盆地;6.土耳其安塔利亚地区;7.西班牙伊比利亚地区;8.英国德文郡;9.欧洲中部盆地;10.巴伦支海地区;11.格林兰Jameson Land;12.加拿大Fundy盆地;13.美国Richmond盆地、Taylorsviller盆地;14.摩洛哥Essaouira盆地;15.突尼斯Jeffara盆地;16.以色列Levant盆地;17.巴西;18.阿根廷Ishigualasto盆地、Cujo盆地;19.南非Karoo盆地;20.阿曼;21.印度Rewa盆地;22.印度Spiti地区;23.澳大利亚Carnarvon盆地;24.贵州南盘江盆地;25.四川江油马鞍塘地区;26.湖北秭归盆地;27.鄂尔多斯盆地；28.日本地区. 古地理图据Scotese, 2004,各地CPE事件坐标增修自Dal Corso et al.,2020)

晚三叠世卡尼期全球古地理图（Scotese，2014）

卡尼期湿润幕（Carnian Pluvial Episode，简称CPE）是指发生在距今2.33亿年前晚三叠世中卡尼期的剧烈的全球性气候变化和地质沉积事件，以全球不同纬度短时内降雨量明显增加，水文循环大幅加强，环境温度、湿度显著上升为主要标志，是三叠纪最为瞩目的极端气候事件之一。

20世纪80年代，CPE首次在奥地利北钙质阿尔卑斯地区被识别出，表现为碳酸盐岩突变至黑色页岩，被称为“Reingraben转折”。此后，CPE沉积记录不断在环特提斯域地区被广泛识别，并在泛大洋和北极地区也存在类似事件记录。至此，CPE影响范围逐步从环特提斯域向全球范围蔓延，并于2017年在德国戴尔门斯特被正式确定为重大地质历史事件，成为近年来极端古气候事件研究的前沿与热点。大量研究证据表明，CPE对三叠纪海洋和陆地生态系统造成了不同程度的破坏，使得大量生物灭绝，导致生物群落演替，同时它也驱动了中生代生态-环境的演化，促进了现代生态系统的形成。

长达百万年的湿热气候

在二-三叠纪之交，劳亚大陆和冈瓦纳大陆拼合形成泛大陆（Pangea），四周被泛大洋（Panthalasaa）所环绕，而其间环抱着特提斯洋（Tethys）。从冈瓦纳大陆裂解出的微板块组成基默里微板块（Cimmerian Plates）逐渐向北漂移，并逐渐关闭古特提斯洋（Paleo-Tethys）。至晚三叠世，泛大陆逐步解体，全球板块活动频繁，在泛大陆内部出现大规模造山运动和火山活动，特别是卡尼期位于泛大陆西北部的兰格利亚火山喷发（Wrangellian Terrane）。

火山持续性的幕次喷发导致大气中CO2等温室气体浓度显著增加，使得温度也随之上升4-6℃，引起全球气候波动，从而引发强烈的“温室效应”。同时，随着气候变暖，陆地-海洋水汽蒸发量的增加，使得水文循环加强，这就导致卡尼期全球范围内广泛接受了多期次的大规模降雨，气候变得异常炎热潮湿，使得以半干旱-干旱为主的三叠纪在卡尼期逐渐被湿热气候所替代，进而引发CPE事件，持续时间长达百万年。

同时，CPE事件发生导致生态环境遭受严重破坏，致使当时食物链底层物种迅速消亡，造成生态失衡，进而影响食物链中-上层物种。最终导致地球上近三分之一的海洋生物及大量的陆生动-植物灭绝，生物多样性也发生了根本上的演替。此外，CPE事件发生之前处于生态边缘地位的恐龙类群发生明显辐射演化，分异度和丰度都显著上升，体型也明显增大，并逐渐占据生态系统主导地位，成为地球新一代“霸主”。

启示-敲响气候变化警钟

视野转向当今人类社会，自工业革命以来，地球环境遭受人类影响的程度不断加剧。随着世界人口数量的激增以及人类大量燃烧化石燃料，全球CO2排放量急剧增加，形成温室气体，导致全球气候变暖，使得洪水、海啸、台风等极端气候灾害事件在全球发生的频率显著增加，带来的影响也愈发严重。

近年来，在气候变暖的大背景下，全球范围内极端气候事件和气象灾害呈现广发、强发、频发的态势，暴雨、台风、寒潮和异常的高温天气不期而至，给多国居民生命和财产安全造成严重威胁。2021年7月，受东亚大气环流异常协同作用影响，我国河南省多地遭遇罕见的极端暴雨天气。同时期欧洲中西部地区也遭遇极端强降水，引发严重洪涝灾害，在德国、比利时等地造成重大人员伤亡。2022年7月，受热带季风影响，邻国巴基斯坦境内多地遭受多轮极端暴雨侵袭，引发了近半个世纪以来最为严重的洪涝灾害。据统计，巴基斯坦的洪灾导致近三分之一国土面积被淹没，累计超过3000万人受灾并造成了大量人员伤亡和经济损失。

A：早期恐龙所占物种比例示意图（晚卡尼期至早诺利期呈现迅速增长趋势，标本计数结果可能夸大趋势）；B：来自47个动物群的主龙型生物和恐龙辐射演化气泡图（气泡大小表示每个动物群的样本大小）（Benton et al., 2018）

地质时期全球大气中CO2浓度（A）和全球各地区化石燃料年CO2排放（1850-2020，B）（Berner, 1997；Global Carbon Budget - Global Carbon Project, v2021）

全球自然灾害类型及影响特点（1970-2019）（修改自李威等，2022；数据来源：WMO）

卡尼期湿润幕，这场持续了100万年之久的极端气候事件，其主要诱发因素还是全球性的气候变暖。而当下，极端气候也已逐渐成为威胁人类生存的重大风险，深深影响着人类的生活。近年来，人类依赖化石能源进行发展，导致温室效应的影响逐渐加剧，仅2020年就出现了两次罕见的极地高温。虽然人们燃烧化石燃料产生的CO2总量与卡尼期火山喷发释放出的CO2总量相比，还相差甚远，如同“小巫见大巫”。但是火山喷发释放的CO2时间持续了数万年乃至数百万年，时间跨度大。相比起来，当今人类社会年平均排放量要多得多。卡尼期火山喷发产生的连锁反应使得全球气候持续升温，海洋酸化更加严重，最终导致了大规模的物种灭绝，生态系统发生根本上的改变。因此，如果人类把原本应该几个世纪释放的CO2含量压缩到一个世纪内释放，全球气温再升高几度，CPE事件可能会再次出现，那么带来的后续危害是人类无法承受的，人类以及地球上的许多物种也许都会被新物种取代掉。