《International Journal of Coal Geology》：Intensified wildfire activity due to volcanism across the Triassic-Jurassic boundary in northwestern China
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本研究基于中国新疆 Junggar 盆地高纬度（约70°N）的 Haojiagou 地层，通过 inertinite 等多种 proxies，重建了三叠纪-侏罗纪过渡期（T–J） wildfire 活动与火山活动（CAMP）及气候、植被演化的同步变化，揭示了火山活动通过改变气候和植被驱动 intense wildfires，其高温火灾占比低，与当前人类诱导气候变化下的 wildfire 风险升高具有类比意义。
胡文欣|罗庆勇|陈建发|方林浩|卢曼|朱努索夫·梅德特|杜涛|刘新通|潘晓航|王贵|严芳超
中国石油大学（北京）海南研究院，中国三亚572025
摘要
野火在塑造地球生态系统方面起着关键作用，并为环境、气候和植被动态之间的相互作用提供了重要见解。三叠纪-侏罗纪（T-J）过渡期间，野火活动显著增加，这主要归因于中央大西洋岩浆省（CAMP）喷发引发的气候变化和加剧的温室效应。然而，关于T-J过渡期间高古纬度地区火山活动与野火模式的直接比较仍然有限。在这里，我们利用木炭丰度、先前发表的多环芳烃（PAHs）数据、孢粉学、汞/总有机碳（Hg/TOC）比值以及化学变化指数（CIA），重建了中国西北部准噶尔盆地郝家沟剖面在同期内的野火活动和火山活动变化。样品中观察到了高含量的惰质素，这表明T-J过渡期间发生了大规模的野火。整体较低的惰质素反射率和较低的冠烯指数值表明，这些野火主要是低温火灾，温度范围在330°C至446°C之间，仅有少数高温火灾（>559°C）。此外，我们的研究结果表明，野火频率的峰值与火山事件、气候波动和植被变化密切相关，暗示火山活动通过改变气候和植被导致了强烈的野火。这种对气候变暖的响应而加剧的野火活动，突显了当前人为引起的气候变化所带来的野火风险。
引言
自志留纪以来，野火一直是主要的生态干扰因素，可能影响了物种适应性和生物多样性动态（Belcher等人，2010a；Bond和Scott，2010；Glasspool和Gastaldo，2022；Glasspool等人，2015；Han等人，2024；Jiao等人，2023；Xu等人，2022；Xu等人，2020；Zhang等人，2023a）。近几十年来，由于气候变化，全球极端野火的频率和严重程度大约翻了一番，造成了严重的生态和环境破坏（Cunningham等人，2024；Gan，2025；Janssen等人，2023；Li等人，2023；Wang等人，2025）。例如，2019-2020年澳大利亚的野火导致33人死亡和超过十亿只动物丧生（Salawitch和McBride，2022）。研究古野火记录有助于了解这些事件的驱动因素，并为应对现代气候引起的野火挑战提供视角。
在地质时间框架内，木炭和多环芳烃（PAHs）可以作为重建古野火的代理指标（Arinobu等人，1999；Max，1975；Scott，2000；Scott，2010；Venkatesan和Dahl，1989）。惰质素通常被视为地质记录中古野火的直接指标（例如，Scott，1989；Scott，2010；Scott和Glasspool，2007）。在许多极端高温事件中观察到了惰质素和热解PAHs浓度的增加（Baker，2022）。三叠纪-侏罗纪（T-J）过渡是地球历史上一个关键的温室气候时期，这与中央大西洋岩浆省（CAMP）的喷发有关，其大气特征与现代人为引起的变暖有相似之处（McElwain等人，1999；Schaller等人，2011；Scotese等人，2021）。CAMP喷发导致的大气CO2增加引发了连锁的环境危机：全球温度上升（Scotese等人，2021）、海洋缺氧和酸化（Jaraula等人，2013）、植物群显著更替（Van de Schootbrugge等人，2009）以及大规模灭绝（Blackburn等人，2013；Raup和Sepkoski，1982）。在泛大陆各地以及特提斯海北部和东部边缘地区，都有证据表明T-J过渡期间野火活动增强（例如，Belcher等人，2010a；Song等人，2020）。在多个三叠纪-侏罗纪边界（TJB）地点发现了木炭记录，包括现今的东格陵兰（Belcher等人，2010a）、威尔士（Harris，1957）、波兰南部（Marynowski和Simoneit，2009）、丹麦和瑞典（Petersen和Lindstrom，2012）。同时，在中国西南部和西北部（Song等人，2020；Yang，2021；Zhang等人，2022b；Zhang等人，2022c）、奥地利（Kaiho等人，2022）以及英国（Kaiho等人，2022）也发现了PAHs。从全球角度来看，大多数报道的野火剖面都靠近CAMP，位于中低古纬度地区。在现代世界中，高纬度地区极端野火的频率持续增加（Cunningham等人，2024）。然而，很少有研究同时考察了TJB期间高古纬度地区的连续野火记录和火山活动指标。唯一的高纬度野火记录来自中国西北部准噶尔盆地的郝家沟剖面（Yang，2021；Zhang等人，2022b）。Yang（2021）发现郝家沟剖面在TJB时期的PAHs浓度显著增加，这被解释为频繁野火活动的证据。然而，PAHs可能来自多种来源，严重限制了其作为野火证据的可靠性（Kaiho，2015；Max，1975；Radke等人，2000；Zhang等人，2023b）。有机岩石学是另一种广泛应用于野火研究的分析技术，包括识别野火事件、重建野火温度和预测大气氧浓度（Glasspool和Gastaldo，2022；Glasspool和Scott，2010；Glasspool等人，2015；Haliuc等人，2023）。
本研究通过分析中国西北部准噶尔盆地郝家沟剖面中的惰质素矿物，重建了T-J过渡期间的野火活动。我们将惰质素数据与Yang（2021）发布的PAHs记录、Zhang等人（2022a）的孢粉学分析以及其他地球化学指标相结合，包括Fang等人（2021）的δ13Corg值、Zhang等人（2022b）的汞/总有机碳（Hg/TOC）比值以及Shen等人（2022b）的化学变化指数（CIA），在同一地层方案和生物地层框架内进行整合。这一综合数据集使我们能够探索野火模式、CAMP、古气候和植被变化之间的可能联系。我们的发现旨在为理解其他历史气候变暖和大规模火山活动期间的野火演变模式提供参考。
地质背景
准噶尔盆地东北部毗邻阿尔泰山脉，南部毗邻天山山脉（Sha等人，2015；Sha等人，2024；Zhang，2024）。先前的古地磁和古地理重建将上三叠统-下侏罗统郝家沟剖面的古纬度确定为约71°N（图1a）（Olsen等人，2022）。郝家沟剖面位于盆地的南部（图1b），被认为是TJB的关键地层剖面
材料与方法
本研究分析了郝家沟剖面中的33个样品，包括泥岩（n=18）、煤（n=4）、粉砂岩（n=9）和砂岩（n=2）（图1d，表1）。其中14个样品来自三叠纪，19个样品来自侏罗纪（图1d）。所有样品在测试前都去除了风化表面。
矿物组成
矿物组成总结在表1和图3中。惰质素矿物组包括熔质素、半熔质素和惰质脱质素，呈灰白色且不发光（图3，图4）。它们通常呈长条形，碎片状，边缘呈角状（图3，图4）。鉴定出的脂质素主要是角质素、孢质素、藻质素和树脂素，具有强烈的黄绿色荧光（图2）。玻璃质素矿物主要是胶质素
野火的发生与野火温度
惰质素的相对丰度被广泛用于反映野火活动的频率和强度（Diessel，2010；Liu等人，2020；Xie等人，2022；Xu等人，2022；Zhang等人，2023b）。尽管惰质素的来源包括野火和有机物的真菌降解（Cohen等人，1987；ICCP，2001；Moore等人，1996；Scott，1989；Scott，2010），但许多关于现代木炭和实验性炭化的研究表明，野火是其主要来源
结论
本研究使用多种代理指标，包括惰质素以及其他先前发表的记录，如热解PAHs、CIA、孢粉学和Hg/TOC，重建了TJB期间野火和火山活动的同期变化。高含量的惰质素（21%–81%）以及高浓度的热解PAHs为CAMP喷发期间准噶尔盆地的野火提供了证据，而较低的惰质素含量（2%–37%）和减少的野火频率则表明
作者贡献声明
胡文欣：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法论，调查，正式分析，数据管理，概念化。罗庆勇：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，资源获取，方法论，概念化。陈建发：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，方法论，概念化。方林浩：撰写 – 审稿与编辑，验证，调查。卢曼：撰写 – 审稿与
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号：42122016）和天然铀产业技术创新联盟的“担任领导”项目（编号：202301）的支持。感谢中国石油大学（北京）国家石油资源与工程重点实验室提供的技术支持和实验分析。
