中国地质大学（武汉）地质微生物与环境全国重点实验室和地球与行星科学学院宋海军教授、楚道亮教授团队近日在《科学进展》杂志（Science Advances）发表研究论文，揭示中三叠世安尼期曾发生一场持续约50万年的全球性碳-汞循环扰动事件。该研究提出了“最大灭绝后的生物全面辐射发生在适度的火山活动与环境扰动背景之下”的认识，为理解生命演化与环境变化间的复杂关系提供了新视角。

二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝是地球生命史上最严重的一次危机。此后，海洋与陆地生态系统经历了漫长的复苏、辐射过程，而中三叠世安尼期（约2.44亿年前）正是生态系统全面重建的关键转折点，这一时期出现了以贵州青岩生物群、云南罗平生物群为代表的复杂海洋生态系统，以及华北地区的陆相脊椎动物辐射。传统观点认为，这一复苏过程发生在环境持续稳定、碳循环恢复正常的背景下。然而，零星出现的证据表明，安尼期可能并不"平静"：华南地区曾发现安尼期中期佩尔森亚期碳同位素负偏（被命名为PENCIE事件），意大利北部也记录了该时期干湿气候的频繁交替。这些环境异常的全球性与驱动机制，以及与同期生物复苏之间的内在联系成为需要进一步厘清的关键科学问题。

为此，研究团队对来自东特提斯（华南地区）、西特提斯（意大利多洛米蒂地区）和冈瓦纳北缘（以色列）的3条海相剖面以及特提斯北缘（华北地区）的2条陆相剖面（图1，A-E），开展了碳同位素、汞含量与汞同位素等多指标的系统分析。结果显示，在安尼期佩尔森亚期，所有剖面均同步出现一次显著的碳同位素负偏（即PENCIE事件），并伴随明显的汞含量富集（图2）。在海相剖面中，意大利Dont剖面汞浓度从背景值约5 ppb上升至峰值43.9 ppb；以色列Ramon 1钻孔更是记录了高达331 ppb和503 ppb的两次汞异常富集。陆相剖面虽富集幅度较小，但麟游剖面汞浓度呈三倍增长。汞与总有机碳、总硫的弱相关性以及汞/有机碳和汞/铝含量比值的同步峰值，进一步说明汞含量异常并非沉积过程或有机质吸附所导致，而是真实记录了外部汞输入的增强。

图1  研究剖面及安尼期大陆弧火山活动位置

汞同位素（Δ¹⁹⁹Hg）证据表明，这一汞异常并非直接来自大规模的火山喷发，而是源于当时在特提斯洋及泛大洋沿岸持续活跃的区域性弧火山活动以及增强的陆源输入。由于火山直接释放的汞通常具有近零的Δ¹⁹⁹Hg值，而陆地土壤则携带明显的负Δ¹⁹⁹Hg信号，这一系统性负偏指示了陆地风化来源汞的重要贡献。同时基于年龄-深度模型的Hg通量计算结合Hg同位素端元混合模型可以发现，在PENCIE期间Hg通量的异常增加是由火山作用与陆源输入共用导致。意大利多洛米蒂Dont剖面碎屑物质的增多、以色列Ramon 1钻孔碳酸盐含量的减少，以及华北麟游剖面汞与铝的强相关性，均证实了这一由火山活动和陆地风化共同驱动的汞循环扰动。研究团队系统梳理了安尼期全球弧火山活动记录，发现中三叠世安尼期佩尔森亚期处于全球大陆弧发育阶段，沿特提斯洋和泛大洋边缘形成了总长逾两万公里的大陆弧火山带，三江造山带、中亚造山带等均有同期岩浆活动的地质记录（图1）。PENCIE事件的汞异常应并非来自大火成岩省的喷发，而是区域弧火山活动与陆地风化增强的协同产物。

图2  研究剖面碳同位素，Hg含量及同位素及华北地区二马营组高精度年龄数据

高精度锆石CA-ID-TIMS U-Pb定年为这一事件提供了精细的时间坐标。研究团队从华北鄂尔多斯盆地麟游剖面和薛峰剖面二马营组上段的火山灰夹层中，分别获得了244.200 ± 0.037 Ma和243.451 ± 0.049 Ma的同位素年龄。结合贝叶斯年龄-深度模型和化学地层对比，本研究将PENCIE事件的上下边界约束为243.74 +0.21/-0.19 Ma和244.20 +0.03/-0.03 Ma，持续时间为0.46 +0.19/-0.27个百万年（95%置信区间）（图3）。这一基于陆相剖面放射性同位素测年的估算，与基于海相剖面旋回地层学分析得出的约0.57个百万年的时间跨度高度吻合，从不同独立年代学方法证实了PENCIE事件在海洋与陆地环境的全球同步性。综合海陆数据，该事件的持续时间可确定为约0.5百万年。

图3  陆相（A-C）和海相（D-G）PENCIE事件持续时间

PENCIE事件的变化强度和速率是理解其生态效应的关键。相比二叠纪-三叠纪之交δ¹³C在数万年内急剧漂移8‰的剧烈震荡，佩尔森亚期的碳同位素波动仅为1–2‰，变化速率仅为前者的2%–5%。这种低强度、慢速率的环境扰动，并未引发生物危机，反而可能扮演了生态系统的‘施肥者’角色。研究进一步指出，此次扰动恰与一次显著的生物多样性增长事件同步（图4）。在特提斯洋东西两岸，菊石、牙形石、双壳类、腹足类等海生生物属种数量激增；在华北陆相地区，以中国肯氏兽为代表的脊椎动物群也在此期间完成辐射。这一协同演化的背后机制可能是：区域弧火山释放的火山灰和伴随的适度陆地风化，为中三叠世海洋输入了关键的磷等营养元素，刺激了初级生产力的适度提升，既未造成大规模海洋缺氧，又足以支撑起多级营养金字塔的构建，从而助推了生态系统的全面复苏。

图4  中三叠世安尼期环境与生物多样性演变

这项研究为理解大灭绝后的生态重建提供了新的视角：适度的环境扰动，不仅不会阻碍复苏，甚至可能成为加速生态系统重建的催化剂。它也提示我们，在当今全球变化的背景下，真正决定生态系统命运的，除了扰动本身的幅度，还有它发生的速率。本研究也存在一定的局限：现有研究剖面主要集中于特提斯洋周缘，全球碳-汞循环的完整图景有待更多证据填充；生物多样性增长与环境扰动之间的因果关系，目前也更多停留在相关性层面；这一“温和扰动促进生物多样性辐射”的模式，是否适用于其他灭绝后的复苏-辐射阶段，也值得持续探索。

该研究受国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。中国地质大学（武汉）博士生曹怡然为论文第一作者，楚道亮教授为论文通讯作者，联合中国科学院地球化学研究所、瑞士日内瓦大学等多家国内外研究机构共同完成。

论文信息：Cao, Y. R., Chu, D. L., Yin, R. S., Song, H. J. et al., A ~0.5 Myr perturbation of carbon and mercury cycles during the Middle Triassic biotic radiation. Science Advances 12, eaee2291 (2026). DOI:10.1126/sciadv.aee2291.