晚三叠世Dachstein台地Lofer旋回的天文控制起源与保存机制研究

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Astronomical control on the origin and preservation of Lofer cyclicity in the late Triassic Dachstein platform

　　本文针对上三叠统Dachstein灰岩中Lofer旋回的成因争议，通过现代旋回地层学方法分析匈牙利Transdanubian Range的Po-89岩芯数据，发现米级旋回与米兰科维奇旋回（如岁差周期3.6?m）高度吻合，证实天文驱动通过含水层-湖海面变化控制碳酸盐岩沉积，为温室气候下海平面变化机制提供关键证据。

　　

在晚三叠世，广袤的Dachstein碳酸盐台地上沉积了千米厚的旋回性碳酸盐岩序列，其中由潮上带-潮间带-潮下带组成的米级Lofer旋回自20世纪30年代起就引发学界对其成因的持久争论。究竟是全球性天文轨道力驱动的异旋回过程，还是台地内部自组织作用的自动旋回过程主导了这些旋回的形成？这一问题的解答不仅关乎对古代碳酸盐沉积动力学的理解，更对认识温室地球气候下的海平面变化机制具有重要意义。尽管早期研究已提出米兰科维奇旋回控制的假说，但受限于传统分析方法，其证据始终存在争议。近期，随着高分辨率地层分析技术的发展，匈牙利佩奇大学的研究团队对Transdanubian Range的Po-89岩芯展开全新探索，相关成果发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》。

研究团队运用现代旋回地层学技术，重点采用时间序列分析方法。他们对长达408米的Po-89岩芯进行数字化处理，以10厘米为间距生成Lofer相类型、颜色和灰度三个时间序列。使用Acycle软件进行多锥形法功率谱分析、演化谱和小波分析，并通过TimeOpt和eTimeOpt方法定量评估天文驱动力。为匹配米兰科维奇周期，研究基于La2004天文模型计算了218Ma的轨道参数，并采用比率法验证沉积速率。

4.1 旋回识别与米兰科维奇旋回关联

功率谱分析显示，Lofer旋回序列和灰度指数序列均检测到3.6米波长的主导周期，对应岁差周期（~21kyr）。同时识别出13米（短偏心率周期~100kyr）、33米（~200kyr周期）和59-71米（长偏心率周期~405kyr）等嵌套周期。TimeOpt分析证实沉积速率稳定在15-17厘米/千年，表明研究层段代表2.4-2.7Myr的沉积记录。特别值得注意的是，~200kyr周期的发现为近年提出的"强弱短偏心率极小值交替"机制提供了支持。

4.2 Po-89岩芯沉积时长

通过滤波和调谐分析，研究确定该段岩芯代表晚诺利期2.41-3.03Myr的沉积记录，与基于沉积速率的计算结果高度一致。

4.3 旋回地层分析的其他发现

演化谱揭示三个低频谱功率区间（-94.4至-140米、-240至-330米、-480至-502.1米），对应岩性变化较小的层段。小波分析表明，即便在显著侵蚀面附近，大于2米波长的旋回信号仍保持连续，证明地层保存完整。研究还发现旋回完整性与天文驱动相关：低海平面时期旋回发育完整（A-B-C-B′序列），而高海平面时期仅保留潮下相沉积。

5.1 旋回沉积模型

研究构建了改进的Lofer旋回成因模型：低海平面期台地暴露喀斯特化（A段）；海侵初期发育陆源沉积（A段）和微生物席（B段）；快速海侵直接进入潮下环境（C段）；高海平面期碳酸盐加速沉积形成退潮坪相（B′段）。强调含水层-湖海面变化是主导海平面波动的主要机制，其通过水文循环调节海陆间水体分配，产生数米级海平面变化。

5.2 旋回完整性的天文控制

首次提出旋回完整性受天文驱动影响：创建旋回完整性指数（1-4级）分析显示，完整性变化与偏心率周期同步。当多周期叠加导致海洋水体总量异常时，海平面变化速率改变，影响相带发育程度。此外，旋回类型方差与1.2-1.3Myr超大轨道周期可能存在关联。

5.3 与其他Lofer旋回序列的对比

对比阿尔卑斯、狄那里德等地的研究表明，Lofer旋回平均厚度（2.5-3.5米）、沉积速率（10-20厘米/千年）及识别出的轨道周期高度一致。这种跨区域的规律性排除了局部自旋回过程的主导作用，强化了天文驱动的普适性。相邻盆地钙屑浊积岩中同样检测到米兰科维奇信号，佐证了台地-盆地系统的协同响应。

本研究通过高精度旋回地层分析，为Lofer旋回的天文起源提供了坚实证据。不仅证实岁差周期控制基本旋回形成，还揭示轨道力对旋回完整性和相序结构的调制作用。提出的含水层-湖海面变化机制为理解温室气候下海平面变化提供了新范式，对建立晚三叠世高分辨率年代框架具有重要意义。这一成果将持续推动对地球轨道参数与碳酸盐系统相互作用机制的深入探索。