近日，我室胡忠亚副教授及合作者，聚焦二叠纪—三叠纪之交的洋盆分异性，以“Magnesium isotopes constrain connectivity and environmental resilience among ocean basins during the Early Triassic”为题，在国际地学期刊《Earth and Planetary Science Letters》上发表最新研究成果。
晚二叠世末期（~252 Ma，2.5亿年前）全球发生了一系列环境危机，导致地质历史上最严重的一次生物灭绝，超过80%的海洋物种消失，地球生态系统几乎“重启”。然而，考虑到不同海盆环流强度与连通性的差异，一个长期未解的问题是：海洋对灾变的响应程度是否存在非均一性？有无“避难所”？这对我们理解生物灭绝和复苏模式有重要意义。
镁是海水中主量元素，含量远远高于碳、锶、铀、锂以及钙等元素，在现代海洋中的滞留时间高达13 Myr。因此，开阔大洋的镁同位素往往不受区域环境变化的影响。相反，海水镁同位素的短周期（1 Myr以内）、大幅度变化，大多与盆地封闭有关。因此，镁同位素可以有效示踪盆地是否经历短暂封闭。
基于此，我室胡忠亚副教授通过广泛的国际合作，系统测定二叠—三叠之交多个古海洋盆地碳酸盐岩的镁同位素组成（图1），结果显示，在Neo-Tethys与Panthalassa体系中，海水δ26Mg在二叠—三叠过渡期保持高度稳定（约–0.4‰至–0.3‰），而古特提斯洋则记录了超过0.5‰的系统性上升，揭示古特提斯洋经历了异常封闭。这一显著差异表明，在晚二叠世末期的全球性扰动背景下，不同海洋盆地表现出明显不同的地球化学响应。这种大洋极端封闭在地质历史上并不多见，目前有记载的类似案例是Messinian盐度危机期间的地中海。
图1. Paleo-Tethys、Neo-Tethys 与 Panthalassa 三个大洋区域典型白云岩剖面的 δ26Mg 变化的对比。Paleo-Tethys 白云岩的δ26Mg数据引自 Hu et al. (2021, EPSL)。
图2. (A–C) 二叠—三叠过渡期的地球化学变化，数据来源于文献；(D) 基于白云岩记录重建的海水 δ²⁶Mg（该研究）；(E–G) 元素及同位素质量平衡模型检验泛大洋与古特提斯洋之间镁元素与同位素对大洋灾变的缓冲能力
该研究发现Neo-Tethys与Panthalassa均未记录显著的Mg同位素扰动，反映这两个海域海洋水化学成分高度一致，说明Neo-Tethys在早三叠世仍维持与Panthalassa较强的水体交换能力，水化学成分受泛大洋系统控制，表现出较强的地球化学缓冲能力。相比之下，古特提斯洋由于构造隔离与海平面下降等因素影响，可能形成局部受限海盆，从而放大了Mg同位素信号的变化幅度（图2）。
在生物地球化学意义方面，该研究指出，海洋Mg循环与环流结构的改变不仅影响海水化学组成，还可能通过改变碳酸盐系统稳定性、酸化程度以及氧化还原环境，进一步影响海洋生态系统恢复过程。因此，古特提斯洋的局部封闭可能在早三叠世生态恢复缓慢与区域性生态差异中发挥重要作用。
总体而言，该研究首次从Mg同位素角度提供了跨海盆的海洋分异证据，并通过定量模型约束了古特提斯洋的相对封闭程度，揭示了二叠—三叠之交海洋系统的空间非均一响应特征，呈现显著的结构性分异。这一发现不仅深化了对全球最大生物灭绝事件后海洋恢复机制的理解，也为古海洋环流重建提供了新的同位素工具。
该研究第一作者为我室胡忠亚副教授，通讯作者为中国科学院南京地质古生物研究所张华教授。共同作者包括南京大学沈树忠院士、李伟强教授、同济大学杨守业教授、成都理工大学夏芝广研究员、利兹大学Robert J. Newton教授、隆德大学Sylvain Richoz教授、（日本）东北大学Yasufumi Iryu教授、名古屋大学Satoshi Takahashi教授和大阪国立自然博物馆Takumi Maekawa博士。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120191