学科前沿：高水平国际期刊地学论文导读

2026 08 25 06:50:37

文章目录

1.Persistent late permian to early triassic warmth linked to enhanced reverse weathering

2.Early and late phases of the Permian–Triassic mass extinction marked by different atmospheric CO2 regimes

3.Nd isotope variation between the Earth–Moon system and enstatite chondrites

4.Scleromochlus and the early evolution of Pterosauromorpha

5.Arctic Ocean annual high in pCO2 could shift from winter to summer

6.Reconstructing Earth’s atmospheric oxygenation history using machine learning

7.Circum-Arctic release of terrestrial carbon varies between regions and sources

8.Coupled atmosphere-ice-ocean dynamics during Heinrich Stadial 2

9.Linking the scaling of tremor and slow slip near Parkfield, CA

Persistent late permian to early triassic warmth linked to enhanced reverse weathering

在前寒武纪，反向风化指的是消耗海洋二氧化硅、金属阳离子和碱性成分形成海洋黏土的过程，这是长期碳循环的一个关键控制过程。然而，海洋硅化物的出现降低了这一过程在显生宙气候调节过程中的重要性。从二叠纪到早三叠世出现了显著气候波动和生物广泛灭绝，该研究呈现了该时期碳酸盐全岩和腕足类化石中获得的海水锂和锶同位素记录。研究发现海水的锂同位素组成在二叠纪大部分时期保持恒定，直到晚二叠世(~254 Myr之前)出现低值(~10‰)，并持续到整个早三叠世。通过建立箱式模型发现，化学风化和热液通量的变化无法解释海水Li同位素的突然下降。相反，通过反向风化作用增强导致锂输出通量的增加是晚二叠世和早三叠世(253~247 Myr以前)的低锂同位素组成出现的必要条件。增强的反向风化速率可以解释为何早三叠世期间化学风化作用的增强无法降低大气二氧化碳含量，进而导致二叠纪-三叠纪大灭绝的长期生物恢复。

文章来源: Nature Geoscience

原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41561-022-01009-x

主要作者：Cheng Cao, Xiao-Ming Liu*

学科：生物地球化学

Early and late phases of the Permian–Triassic mass extinction marked by different atmospheric CO2 regimes

二叠纪-三叠纪大灭绝的特点是释放大量与西伯利亚西伯利亚大火成岩省火山活动的二氧化碳、显著的全球变暖和海洋酸化。然而，由于缺乏大气CO2(pCO2) 的高分辨率记录，碳循环的详细变化及其与生物圈扰动的关系仍未得到解决。研究者对中国上寺剖面的叶绿素降解产物开展碳和氮同位素分析，呈现了该时期海洋浮游植物群落结构的连续的高分辨率pCO2记录和定量估计。研究发现最近二叠纪的第一次灭绝脉冲与pCO2的最小值一致，随后迅速上升到持续的高pCO2区间，并在早三叠世的第二次灭绝脉冲中持续存在，并且在这两个脉冲之间蓝藻日益主导海洋的输出生产力。虽然第一次灭绝似乎与强烈的初始风化作用有关，风化作用短暂地抑制了pCO2的升高，并促进了富营养和缺氧条件驱动的栖息地减少，但将我们的观测结果纳入生物地球化学模型表明，第二次灭绝是由细菌生产力的扩张所驱动的输出生产力减少来维持的，以应对寡营养条件。这种情况可能是由于长期的风化反馈失败引起的，可能是着食物网崩溃、高温气候和高碳酸血症的灾难性组合的标志。

文章来源: Nature Geoscience

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41561-022-01034-w

主要作者：Jiaheng Shen*

学科：碳循环，古气候，古海洋

Nd isotope variation between the Earth–Moon system and enstatite chondrites

该研究表明，地球和月球的Sm/Nd比值比球粒陨石值高大约2.4 ± 0.5%。地球前体物质的初始142Nd/144Nd比值与顽火辉石球粒陨石值类似。地球与球粒陨石Sm/Nd比值的差异可能反映了原行星盘内部物质混合时矿物分布的差异。这一观测结果将月球分异过程简化为月球岩浆洋形成到固结的单一阶段；同时，这一研究提出在月球形成的大碰撞事件中，构成地球和月球的物质之间没有发生Sm/Nd分馏。

文章来源: Nature

原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05265-0#citeas

主要作者：Shelby Johnston, Alan Brandon*

学科：同位素，陨石

Scleromochlus and the early evolution of Pterosauromorpha

该研究使用显微计算机断层扫描技术(Micro CT)对泰式斯克列罗龙(Scleromochlus taylori)全身骨骼进行了首次精准的复原重建，揭示了其新的解剖学特征，并在此基础上对其物种特征进行了修正，最终结果显示其与翼龙形目(兔蜥类+翼龙类)[Pterosauromorpha (the lagerpetid + pterosaur clade)]具有很近的亲缘关系。根据其解剖学特征，斯克列罗龙属在分类学上与兔蜥类更为接近(而不是翼龙类),并保留了许多可能存在于鸟跖类主龙（鸟类支系主龙）[Avemetatarsalia (bird-line archosaurs)]早期分支成员的特征。这一结论为我们研究飞行爬行类动物的起源提供新的假设，即其可能起源于某些善于奔跑的小型两足类。

文章来源: Nature

原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05284-x#citeas

主要作者：Davide Foffa*

学科：古生物

Arctic Ocean annual high in pCO2 could shift from winter to summer

海洋酸化对海洋生态系统的压力在不同季节有所不同。这是因为随着大气CO2的上升，海洋二氧化碳分压 (pCO2) 的季节性变化也会增加。观测结果显示在北极表层水中，冬季的pCO2高，夏季低，这是因为生物因素而非温度效应在该地区占主导。这里我们用27个地球系统模型在历史驱动力下模拟相似的季节性变化。结果显示在中-高CO2释放的情形下，大多数北冰洋地区本应该是低pCO2 值的夏季，最终变为了高值。夏季 pCO2 的大量增大的现象并不奇怪，但这种增加往往是渐进的，像这种会突然颠倒年度高低的顺序是从未见过的现象。这种现象是季节性海冰退去后海水表面大量升温造成的。这些升温和变化造成了本世纪夏季pCO2 的极端增加，增幅达到29 ± 9%。因此，夏季的海洋酸化情况变得更恶化，进而可能降低特定海洋生物对夏季温度升高的耐受性。

文章来源: Nature

原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05205-y

主要作者：James C. Orr*

学科：海洋

Reconstructing Earth’s atmospheric oxygenation history using machine learning

重建大气氧气演化过程对理解宜居地球形成与演化具有重大意义。然而传统上采用生物地球化学模型和沉积物地球化学指标重建大气中氧气演化历史具有较大的不确定性和非连续性，因此，本文提出一种蒙特卡洛模拟与机器学*方法，基于全球镁铁质火成岩地球化学大数据，精细刻画40亿年以来地球大气中氧气含量演化历史。研究人员发现大气中氧气整体上呈两步台阶式上升，与已公布的从沉积物地球化学指标获得的研究曲线相似，但本文提供了更多的前寒武纪时期增氧/去氧细节。由此，作者将大气中氧气的两阶段上升和地幔岩浆演化程联系起来，强调地球内部地质过程可能对地表大气氧化至关重要，特别是地幔岩浆演化带来的营养元素、微量元素以及还原性化学物质等共同调节了早期地球大气中氧气的源汇平衡。

文章来源: Nature Communications

原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33388-5

主要作者：Guoxiong Chen, Qiuming Cheng*

学科：地球大气氧化历史，机器学*

Circum-Arctic release of terrestrial carbon varies between regions and sources

气候变暖可降低北极区域永久冻土中陆地碳的稳定性，同时，区域间的高度异质性和定点观测也使得大规模评估陆地碳排放更为复杂。在此，作者基于环北极沉积物碳数据库中碳积累数据和δ13C-Δ14C同位素示踪分析，揭示了环北极区域陆地碳排放的差异。结果显示，来自欧亚大陆的陆地碳排放是来自美洲北极区的五倍。大部分环北极区的陆地碳排放是来自近地表土壤（61%）和更新世永久冻土（30%）。陆地碳转换率在环北极地区内部有五倍差异。陆地碳转换率较高的陆架海区域符合近期北极变暖的空间格局，而陆地碳转换率较低的陆架海则反映了伴随陆相碳再矿化作用的长距离横向运移。

文章来源: Nature Communications

原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33541-0

主要作者：Jannik Martens, Örjan Gustafsson*

学科：北极圈，永久冻土，陆地碳排放

Coupled atmosphere-ice-ocean dynamics during Heinrich Stadial 2

由于缺少对不同边界条件下气候事件的分析，现有研究对千年尺度气候事件中气候动力学的理解是不完整的。本文以海因里希冷事件2 ( HS2)——末次冰期盛期的典型千年尺度气候事件为背景，展示了9个中低纬度季风区的具备高精度和高分辨率的石笋氧同位素记录。结果表明，根据冰芯火山匹配点和14C年代，格陵兰和南极冰芯时序分别需要+320年和+400年的调整。本文提出的时序框架显示HS2 是全球同步发生的。此外，石笋记录还精确描述了在HS2开始时一个百年尺度的气候突变事件，这个发现被认为是低纬度区水文气候的独特响应/反馈。结合对HS2 结束时早期南美季风转变的观察，研究认为低纬度区水文气候动力学在千年气候事件中的作用比以前所认为的更重要。

文章来源: Nature Communications

原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33583-4

主要作者：Xiyu Dong, Gayatri Kathayat*,Hai Cheng*

学科：古气候，石笋，气候动力学

Linking the scaling of tremor and slow slip near Parkfield, CA

当前关于产生慢地震（震颤和慢滑移）的断裂带过程有很多争论，学界一直在讨论是不同尺度上的同一过程还是两种不同过程产生的震颤和慢滑移。本文研究了加州Parkfield附近的震颤规模及断裂持续时间随时刻的变化。作者探测了构成震颤的低频地震（LFEs），并估计了LFEs持续时间。结果表明，同一位置发生的LFEs持续时间（0.1-0.6秒）和频谱不同的。这证实了一个常见假设，即LFEs观察到的低频成分是由震源过程而不是传播路径引起的。 LFEs的振幅和频谱变化与线性的“时刻-持续时间”变化相一致：在慢滑移事件中观察到相同的（时间）尺度变化。震颤和慢滑移事件相似的（时间）尺度表明它们是由同一断裂过程控制的，当试图确定产生慢地震的过程时，我们更应该关注那些在较小断层上可以产生较高滑移率的过程。