早始新世气候适宜期的驱动机制研究进展：来自藏南林子宗火山岩的制约*

张少华 纪伟强 陈厚彬

1.中国科学院地质与地球物理研究所，岩石圈演化国家重点实验室，北京 100029 2.中国科学院大学地球与行星科学学院，北京 100049

政府间气候变化专门委员会(IPCC)最新的报告指出，自工业革命(1750年)以来，大气中CO2增加速度比过去80万年快了10倍，引发了全球升温(升高约1～1.5℃)、海平面上升、极端天气和海洋酸化等一系列环境问题(IPCC, 2021)。若不采取措施，在未来的一千年里大气中的CO2分压(即pCO2)将达到惊人的1800×10-6并导致全球性的大暖期(Zachosetal., 2008)。然而，目前关于全球变暖趋势与大气中CO2浓度之间的耦合机制还不是很清楚，而对地质历史时期温室气候成因机制的研究是检验目前气候模型预测结果的有效途径，为我们厘清这一问题提供了关键突破口(Zachosetal., 2001, 2008; Tierneyetal., 2020)。

新生代(～65Ma)以来全球平均温度整体上呈逐渐下降趋势，期间发生多个增温事件导致的气候适宜期，包括早始新世气候适宜期(Early Eocene Climatic Optimum，简称EECO)、中中新世气候适宜期(Middle Miocene Climatic Optimum，简称MMCO)等(Zachosetal., 2001; Scoteseetal., 2021)。由于全球平均温度的升高主要受大气CO2浓度增加的影响(Lacisetal., 2010; Beerling and Royer, 2011)，因此，对新生代气候适宜期的成因和气候环境响应研究具有重要的科学和现实意义(Zachosetal., 2008; 唐自华, 2011; 罗增和聂军胜, 2021)。早始新世气候适宜期发生在约53～51Ma，是新生代多个气候适宜期中平均温度最高的一个，温度比现在高9～12℃(图1a, Zachosetal., 2001, 2008)。这意味着该时期存在一个稳定碳源不断向大气中释放大量的CO2，但是目前关于EECO事件驱动机制的研究争议很大，主要包括洋中脊(Berneretal., 1983; Mülleretal., 2008)、大火成岩省及IBM一带的弧前玄武岩(Reaganetal., 2013)、大陆裂谷(Bruneetal., 2017; Foley and Fischer, 2017)、风化作用减弱(Froelich and Misra, 2014)、有机碳及硫化物的氧化(Becketal., 1995; Hilton and West, 2020)、星际暗物质影响(Chenetal., 2015)和大陆弧火山作用及其相关的变质脱碳(Leeetal., 2013; Chuetal., 2019)等。这些研究丰富了我们对EECO事件成因机制的认识，开拓了我们探讨这一问题的思路，但目前还很难厘定导致EECO事件的主导诱因，而未来关于定量模型和关键证据的研究也许是解决这一问题的关键所在。

本文全面总结了前人关于EECO事件驱动机制的研究进展，阐述了每种机制在成因解释过程中的基本原理及可能存在的一些问题。此外，我们通过详细的文献调研和进一步的研究工作发现，大陆弧岩浆活动及其相关的变质作用会释放出大量的CO2并调节着全球温度的变化。巧合的是，晚古新世(～58Ma)以来的逐步增温及EECO事件发育与藏南冈底斯造山带岩浆活动增强及峰期发育具有很好的相关性(图1b, c)。再考虑到此时期巨大的岩浆喷发/侵位量(林子宗火山岩：～45000km2，同期侵入岩：～10000km2)和此时期上覆地壳中碳酸盐岩的变质脱碳作用，我们认为其可能是EECO事件的主要驱动力。

图1 晚白垩世以来全球深海碳、氧同位素及冈底斯岩基和林子宗火山岩年代学格架图

1 EECO事件驱动机制

1.1 洋中脊扩张假说

传统观点认为，地质历史时期，大气中的CO2主要来自于洋中脊，而洋中脊释放CO2量的多少与其扩张速率有关；即扩张速率越大，其释放的量也就越大(Berneretal., 1983; Marty and Tolstikhin, 1998; Mülleretal., 2008)。在EECO事件时期，大气中的CO2浓度比现在要高约3～4倍(Beerling and Royer, 2011; Jagnieckietal., 2015; Anagnostouetal., 2016)，若洋中脊是该事件的主要驱动力，则此时期应该存在较高的洋中脊扩张速率。模拟研究表明，白垩纪(ca.140～80Ma)时期的洋中脊扩张速率比现在要高1.3～2倍(Larson, 1991; Mülleretal., 2008; Beckeretal., 2009)，很好地解释了白垩纪时期大气中较高的CO2浓度(1200×10-6～2400×10-6)和当时的温室气候效应。然而，新生代(～65Ma)以来洋中脊的扩张速率呈现出逐渐降低的趋势(图2a, Berneretal., 1983; Setonetal., 2009)，无法解释新生代较高CO2浓度时期以及包括EECO事件在内的多个增温气候事件。此外，关于地质历史时期洋中脊扩张速率亦存在较大争议，一部分学者认为早侏罗世(180Ma)以来洋中脊的扩张速率基本保持不变(图2b)(Rowley, 2002; Cogné and Humler, 2004)，而且现存的洋中脊50%以上都年轻于55.7Ma(70%<～89Ma，85%<～120Ma)，较老的洋中脊都伴随着俯冲消失，使得洋中脊扩张速率的重建存在很大的不确定性(Rowley, 2008)。早始新世时期活跃的洋中脊主要是位于格陵兰岛和欧亚板块之间的雷克雅内斯洋中脊(Setonetal., 2012)。但是，该洋中脊显著扩张时间(～56Ma)不仅早于EECO事件且其规模较小，是否能够驱动EECO事件还需要进一步的研究。另一方面，大洋钻孔的研究表明洋中脊火山释放的CO2及海水中的碳酸盐矿物会与热的洋壳发生反应，以上作用会导致巨大的CO2吸收通量(～150Mt/yr, Alt and Teagle, 1999)。不仅如此，Leeetal.(2019)认为洋中脊释放的CO2绝大部分会溶解在海水中从而进入了海洋生物有机碳循环，以上作用可能预示着洋中脊在古气候调节过程中更多地扮演着碳汇的角色。由此可见，在没有明确新生代以来洋中脊扩张速率及其二氧化碳净释放量的情况下，用其来约束EECO事件值得商榷。

图2 洋中脊扩张速率、海底生产速率及相对海平面高度变化曲线

1.2 早始新世大火成岩省及IBM一带弧前玄武岩爆发假说

大火成岩省是在短时间内(通常小于2Myr)大规模、多期次脉冲式喷发的以玄武质岩浆为主，含少量酸性岩等的岩浆事件(Coffin and Eldholm, 1994; Courtillot and Renne, 2003; Ernstetal., 2005)。研究表明大火成岩省发育过程中由于岩浆去气作用会直接向大气中释放大量的气体(CO2、H2O和SO2等)(Thordarson and Self, 2003; Selfetal., 2006, 2008)，而以CO2为主的温室气体在短时间的巨量释放会导致气温的升高，进而引发生物的大规模灭绝。比如说，地质历史时期几次重要的生物灭绝事件均与大火成岩省火山活动存在耦合关系(西伯利亚大火成岩省与晚二叠世生物灭绝事件、中大西洋大火成岩省与三叠纪-侏罗纪生物灭绝事件、Deccan大火成岩省与白垩纪末生物灭绝事件)(Wignall, 2001, 2005; Bond and Wignall, 2014)。EECO事件是否与大火成岩省发育过程中释放了大量CO2驱动有关呢？目前尚无定论。Reaganetal.(2013)认为晚古新世-早始新世时期北大西洋火成岩省(NAIP)(约在56～55Ma爆发，Storeyetal., 2007)，北美西海岸的Siletzia大洋高原和阿拉斯加南部的Yakutat大洋高原岩浆活动(Gaoetal., 2011; Worthingtonetal., 2012)可能导致了早始新世的温室气候。此外，位于伊豆-小笠原-马里亚纳海沟(IBM)一带的弧前玄武岩在约52～51Ma出现了大规模爆发，其规模可以与大火成岩省相媲美。据估算，上述四者的体积高达106～107km3，活跃期间向大气中释放的CO2量可以达到约1020g(Reaganetal., 2013)。但是，我们认为大火成岩省及IBM一带弧前玄武岩可能并不是驱动EECO事件的主导因素，主要证据如下：1)对于南北向近3000km的IBM带而言，目前仅有少量的年龄数据，前人估算的弧前玄武岩的体积和脱碳量可能被高估了。其次，IBM形成于洋内弧的环境，其相对于大陆弧火山作用的脱碳潜力是非常有限的(Leeetal., 2013)；2)三个早始新世大火成岩省及IBM一带弧前玄武岩的喷发持续时间均较长，IBM(～8Myr, Meijeretal., 1983; Coscaetal., 1998; Reaganetal., 2013)、NAIP(～11Myr, Storeyetal., 2007)和Siletzia(～10Myr, Wellsetal., 2014)，这样计算得到它们每个百万年释放的CO2量约为2.3×1017mol，这一值比能够维持温室气候状态的CO2通量值(～1018mol/Myr)低了一个数量级(Komaretal., 2013)。3)大火成岩省的持续时间一般小于2Myr，而CO2在外生系统中的滞留时间小于1Myr(Dessertetal., 2001)，虽然白垩纪-古新世期间大火成岩省的爆发频率比中、新生代要高，但是也很难维持较长时间的温室气候状态(Marty and Tolstikhin, 1998; Mülleretal., 2008)。综上可见，EECO事件似乎与大火成岩省及IBM一带弧前玄武岩爆发没有直接关系。

1.3 大陆裂谷假说

大陆岩石圈地幔是一个巨大的碳储库，在漫长的地质历史时期中，碳被不断固结到大陆岩石圈地幔并通过再活化作用释放到大气中，是调节地质历史时期大气CO2浓度变化的重要因素(Foley and Fischer, 2017)。Leeetal.(2016)通过对东非大裂谷Magadi-Natron盆地中土壤溶解的CO2研究发现，该盆地每年可以释放约4Mt地幔来源的碳，而整个东非大裂谷每年释放的CO2含量可以高达77±33Mt。Bruneetal.(2017)基于模型和地质记录，重建了过去200Ma以来大陆裂谷长度变化与古气候之间的关系，发现中生代和新生代两次主要的温室期均与大陆裂谷长度的最大值时期具有很好的对应关系(图3)。

图3 侏罗纪以来大陆裂谷长度变化(a)与大气中CO2浓度变化(b)(据Brune et al., 2017修改)

那么，EECO事件是否与大陆裂谷的发育有关呢？早始新世时期，新的大陆裂谷仅在北美西部和东南亚地区发育(图3)。从图3中我们可以看出，新生代大陆裂谷长度的最大值时期明显晚于EECO事件，而在渐新世早期(～34Ma)全球降温和冰期的出现反而对应着裂谷长度的最大值时期(图3; Zachosetal., 2001)。因此，大陆裂谷的发育来驱动EECO事件也存在不合理之处。此外，古老大陆裂谷的发育时间判断困难，裂谷活动时间仅能依据临近的地层年代学来约束；不同的裂谷性质和裂谷发育的不同阶段具有不同的脱碳潜力(engör and Natal’in, 2001; Bruneetal., 2017)，在计算其脱碳量的时候不能一概而论。大陆裂谷驱动古气候变化为我们认识地球深时环境变化提供了一个全新视角，但是如何精确厘定古老大陆裂谷的发育时间和脱碳潜力为我们探讨这一问题带来了困难。

1.4 风化作用减弱假说

图4 古新世以来深海燧石发育状况和深海底栖有孔虫δ18O同位素变化曲线(据Muttoni and Kent, 2007修改)

1.5 大陆碰撞带岩石有机碳及硫化物氧化假说

大陆碰撞带造山作用导致了高的侵蚀率并促进了岩石与大气圈、水圈及生物圈的相互作用，长期以来人们将注意力主要集中在了造山作用导致硅酸盐风化增强，从而降低大气中CO2含量的负反馈机制上(Raymo and Ruddiman, 1992; Ruddiman, 2008)。然而，造山作用过程中还伴随着大量有机碳及硫化物的剥露和氧化，其在调节全球碳循环和气候变化中扮演着重要的正反馈角色(Becketal., 1995; Hilton and West, 2020)。研究认为，大约99.95%的有机碳储存在沉积岩和变质沉积岩中(Tissot and Welte, 1978)，而在陆-陆碰撞过程中位于主动和被动大陆边缘的这些有机碳很容易发生隆升就位并伴随着后期的氧化作用向大气中释放大量的CO2。这可以很好地解释古新世-早始新世期间(56～53Ma)逐步的升温和δ13C值约2.2‰的负漂移(Becketal., 1995; Zachosetal., 2001)。此外，随着造山带的隆升剥蚀，岩石中的硫化物得到暴露并被氧化形成硫酸(H2SO4)，而硫酸会与碳酸盐岩发生反应或改变水体中的碳酸平衡，向大气中释放CO2(～40Mt C/yr，Mt C/yr：百万吨碳每年；Calmelsetal., 2007; Torresetal., 2014; Hilton and West, 2020)，进而驱动温室气候事件。然而，在EECO事件时期，δ13C值出现了明显的正漂且这种趋势在新生代中后期的温室气候事件中多次出现(图1)，暗示着无机碳源贡献的增加，该假说无法合理地解释这一现象。另外，从地质时间尺度来看，有机碳及硫化物氧化作用(碳通量：～80～140Mt C/yr)与有机碳埋藏作用(碳通量：～170Mt C/yr)是在同一时间尺度的外生系统碳循环过程(Hilton and West, 2020)，二者基本处于动态平衡，其调节地质历史时期大气中CO2浓度和驱动气候变化的能力有待进一步的研究和论证。

1.6 星际暗物质假说

Kapteyn(1922)首次报道了宇宙中存在着某些不可见的物质(即“暗物质”)。随后经历了近一个世纪理论和观测技术的发展，目前普遍认为这种暗物质在宇宙中广泛存在(Ashman, 1992)。这些物质能够对深部地球起到加热作用，从而对地球磁场、火山活动、大气环境等产生重大的影响(罗增和聂军胜, 2021)。Chenetal.(2015)对新生代以来地磁倒转频率、氧同位素(δ18O)记录和板块俯冲速率进行了滤波分析，结果表明三者在新生代百万年尺度上具有相似的节律性(图5a-c)，特别是地磁倒转速率和δ18O值表现出13Myr的周期性变化(图5a, b)。在该周期内，地球在银河系中穿过暗物质时，地球核部会被加热进而导致其显著升温和地磁极性倒转频率的加快。较高的地磁极性倒转速率会使地球磁场强度变弱，加快了氧离子的逃逸速度，导致大气氧离子水平降低。而在这种低氧和低密度的大气状态下，太阳辐射强度会显著增强，进而驱动了全球温度的升高，形成了新生代包括EECO事件在内的多期温室气候(Chenetal., 2015)。星际暗物质假说提出了地质时间尺度太阳辐射增强对温室气候的驱动效应，而没有过多地探讨温室气体(主要是CO2)对地球升温的贡献，这显然是后续工作无法忽略的一部分。此外，目前物理学界关于暗物质的研究还处于初始阶段，今后需要加强地球物理学和天文学等多学科的交叉研究工作，结合高分辨率的古气候数据，可以为我们解决这一问题提供更多的参考(罗增和聂军胜, 2021)。

图5 滤波后的地磁倒转频率(a)、δ18O值(b)和板块俯冲速率(c)变化曲线(据Chen et al., 2015修改)

1.7 大陆弧火山作用及其相关的变质脱碳假说

近年来，越来越多的研究指出俯冲带碳循环是调控构造尺度(百万年时间)地球内生、外生系统碳含量的主要机制(Jarrard,2003;Gormanetal.,2006; Dasgupta and Hirschmann, 2010; Burtonetal., 2013; Kelemen and Manning, 2015; Masonetal., 2017)。

俯冲带火山系统碳循环的形式主要包括以下四种(图6)：1)少量的碳通过俯冲返回地幔中；2)俯冲板片上的富碳沉积物发生变质脱碳和再活化作用(Kerrick and Connolly, 2001; Gormanetal., 2006)，与溶解在岩浆流体中的富碳矿物(Ague and Nicolescu, 2014)一起被输送到上部的火山或岩石圈地幔中。这一过程可将俯冲下去碳总量的约50%重新释放到大气中(比如40%：Gormanetal., 2006；20%～80%：Dasgupta and Hirschmann, 2010；18%～70%：Johnstonetal., 2011；45%～65%：Kelemen and Manning, 2015)；3)对于发育在成熟地壳上的大陆弧，由于成熟大陆地壳本身的碳含量比大洋和大气中碳含量高3个数量级(Leeetal., 2013)，由此产生的来自于碳酸盐岩的富碳流体可被地壳中岩浆吸收形成高碳岩浆，进而增加了火山岩的碳排放量(Masonetal., 2017)；4)绝大部分的碳通过弧火山作用释放到了大气中(Kelemen and Manning, 2015)。那么，在早始新世时期，是否存在大规模弧火山作用的爆发进而驱动了EECO事件呢？最近Sternaietal.(2020)基于定性研究发现新生代以来气候变化与岩浆活动之间存在很好的耦合关系，提出EECO事件可能与此时期冈底斯弧火山作用(即林子宗火山岩)的大爆发(～52Ma)有关(图7)。然而，由于缺少定量的分析，想要厘清其对EECO事件的驱动效应还存在不确定性。

图6 俯冲带火山系统碳的来源及其释放途径示意图(据Mason et al., 2017修改)

相对于岛弧而言，地质历史时期与大陆弧活动有关的上覆地壳中储存的碳酸盐岩的变质脱碳作用(图8a, b)可以释放大量的CO2，是调节大气中CO2浓度变化的主要机制(Leeetal., 2013; Lee and Lackey, 2015)。研究发现，在新元古代以来(<750Ma)，全球气候在几个主要的温室和冰室之间来回转换(Veizeretal., 2000; Royeretal., 2004; Veizer and Prokoph, 2015)，这与全球大陆弧长度的变化具有很好的耦合关系：即当大陆弧的长度较大时对应着温室气候阶段，而大陆弧的长度较短时对应着冰室气候阶段(图8c)(Caoetal., 2017)，这也与McKenzieetal.(2016)用碎屑锆石独立实验得到的研究结果相一致(图8d)。Leeetal.(2013)研究表明在白垩纪-早第三纪时期的全球大陆弧长度可达33000±3000km，其导致的上覆地壳中碳酸盐岩变质脱碳通量可以高达2.2×109～3.7×109mol/Myr，比现在要高3.7～5.5倍。然而，有学者就认为这一值可能被明显高估了(即比模型估算的要高一个数量级)(Hoareauetal., 2015)。最近有学者基于冈底斯弧岩基的研究发现，其与上覆地壳中碳酸盐岩的接触面积约占岩基自身面积的25%，通过模拟计算得到变质脱碳通量约为0.06～0.9Tmol/yr(Chuetal., 2019)，与传统观点认为的洋中脊脱碳通量相当。那么，EECO事件是否与大陆弧变质脱碳作用有关呢？基于碳同位素的研究表明，来源于不同源区的弧火山作用释放的CO2碳同位素组成不同(地幔δ13C：-6‰±2‰、沉积有机碳：δ13C<-20‰～-40‰、碳酸盐岩δ13C：～0‰；Sano and Marty, 1995)。若EECO事件主要驱动力是碳酸盐岩的变质脱碳，那么此时碳同位素应为显著的正漂移，与基于多个深海钻孔碳同位素数据相矛盾(图1, Zachosetal., 2001)。此外，Komaretal.(2013)对新生代碳同位素的汇编及建模结果表明，晚古新世-早始新世(ca.58～52Ma)期间全球底栖有孔虫记录的δ13C的值呈现出逐渐降低的趋势并且认为这可能与净有机碳埋藏作用减弱有关。结合以上分析，我们不难看出，变质脱碳作用对EECO事件的影响是有限的。

2 青藏高原南部早始新世林子宗火山岩大爆发与脱碳量估计

Sternaietal.(2020)指出EECO事件和藏南地区林子宗火山岩的大爆发事件在时间上具有很好的耦合性，而我们具有得天独厚的优势条件来初步验证二者之间的关系。林子宗火山岩是一套以中酸性岩为主的火山岩系，局部夹有少量的基性玄武岩，其呈带状广泛展布于拉萨地块中南部地区，从西部的狮泉河一直延续到东部的林芝地区，长度可达1200km(图9)。林子宗火山岩在空间上展现出很好的岩石序列，自下而上依次是典中组、年波组和帕那组，其中典中组(ca.68～60Ma)主要以安山岩为主，局部可见玄武岩和玄武安山岩；年波组(ca.60～53.5Ma)主要是一套河湖相的沉积，夹数层凝灰岩；帕那组(ca.52～51Ma，图1c)记录的是在短时间内大规模喷发的流纹岩、英安岩和熔结凝灰岩等(莫宣学等, 2003; 李皓揚等, 2007; Leeetal., 2009; Zhuetal., 2015; 陈贝贝等, 2016；作者未发表数据)。林子宗火山岩作为新特提斯洋俯冲和印度-欧亚大陆碰撞过程中重要的地质记录，是我们研究新生代早期构造-岩浆-气候变化关系的有力载体。

图9 青藏高原地质简图(据Wu et al., 2010修改)

通过详细的地质资料调研发现，藏南林子宗火山岩在空间上的分布面积超过44000km2(典中组25512km2、年波组8223km2、帕那组10505km2)，同期侵入岩的面积约10000km2(未发表数据)。其中，在EECO事件时期，以帕那组(ca.52～51Ma)为代表的林子宗火山岩的爆发通量高达14280km3/Myr，远大于喷发持续时间较长的典中组和年波组的爆发通量，预示着其可能在EECO事件形成过程中发挥着重要作用。同时，早始新世时期位于赤道低纬度地区的新特提斯洋洋壳沉积了巨厚层的碳酸盐岩并俯冲进入深部地幔(Kent and Muttoni, 2008)，加上此时期具有大量碳酸盐岩沉积物的印度大陆边缘的俯冲(Hoareauetal., 2015)以及与岩浆侵位过程中拉萨地块上覆地壳中储存碳酸盐岩的变质脱碳作用(Chuetal., 2019)，都将最终导致林子宗火山岩帕那组在爆发期间巨大的碳释放量并有力驱动EECO事件的形成。

为了估算早始新世林子宗火山岩脱碳量的大小，我们采用van der Boonetal.(2021)在探讨中始新世气候适宜期(MECO)与伊朗-阿塞拜疆地区新特提斯洋弧岩浆大爆发之间关系时使用的方法，同时结合实际地质资料计算了早始新世林子宗火山岩帕那组爆发时的脱碳量(表1)。计算结果表明，在不计后期风化剥蚀的情况下，现存地质记录所记载的早始新世林子宗火山岩(即帕那组)爆发过程中最小碳释放通量在0.37～3.0Tg C/yr之间，与Lee and Lackey(2015)报道的现代全球洋中脊、岩浆弧和Etna火山等碳释放通量为同一个量级。此外，鉴于弧岩浆作用在时间和空间上的节律性(Paterson and Ducea, 2015)，我们进一步估算了青藏高原南部地区自西向东近1200km范围内的早始新世弧火山作用脱碳量并将其拓展到东南亚的苏门答腊一带(Zhangetal.(2019)研究发现新特提斯洋构造域在中国西藏-缅甸-苏门答腊地区近6000km的空间范围内具有相同的岩浆节律)(表1)。计算结果表明，在只考虑早始新世火山岩纵向分布最窄宽度(ca.100～200km)的情况下，整个青藏高原构造域早始新世火山岩爆发期间总的碳释放通量在8.81～35.22Tg C/yr之间，这与全球弧岩浆作用碳释放总通量相当(18～37Tg C/yr, Lee and Lackey, 2015)。虽然精确的脱碳量难以定量约束，但是这一最小的碳释放量估计值足以驱动EECO事件。结合近年来研究指出的新特提斯洋构造域可以一直从中国西藏延伸到东南亚苏门答腊地区且整条带上具有相同的岩浆节律性(～6000km, Zhangetal., 2019)这一观点，计算得到最大的碳释放通量可以高达176.1Tg C/yr，比温度最高的白垩纪时期大气中CO2贡献通量还要高(Leeetal., 2013; Lee and Lackey, 2015)，但是这一估算的合理性有待进一步的研究和论证。

表1 早始新世青藏高原至苏门答腊地区不同构造域脱碳量估算

3 讨论与展望

本文系统综述了在构造尺度上可能影响EECO事件的驱动机制，包括洋中脊、大火成岩省、大陆裂谷、风化作用、岩石有机碳及硫化物氧化作用、星际暗物质、大陆弧火山作用及其相关的变质脱碳等。不同学科和不同研究思路给出了关于EECO事件驱动机制问题的不同观点，每种观点在解释上都具有一定的合理性但也存在着不足。EECO事件可能是该时期不同地质过程综合作用的结果，而通过对不同机制的发生时间和具体特征的详细对比，可以初步确定各种机制贡献的大小。深海底栖有孔虫氧同位素证据表明EECO事件之前的升温开始于约58Ma(图1a)，而碳同位素在升温阶段显示出不同的特征：具体表现为56Ma之前δ13C值不断升高，随后在56～53Ma期间δ13C值逐渐降低，而在早始新世(53～49Ma)时期δ13C值再次升高(图1a)，这种不同时期碳同位素的变化趋势暗示着不同碳源的贡献。碳同位素(δ13C值)的升高指示着无机碳源(δ13C=0‰, Sano and Marty, 1995)的贡献占主导，这就意味着EECO事件的主要驱动力可能是大陆弧火山作用及其相关的变质脱碳，而沉积物有机碳(δ13C=-40‰～-20‰, Sano and Marty, 1995)的氧化释放可能作为主要碳源驱动了56～53Ma期间的逐步升温(Becketal., 1995)。此外，洋中脊、大火成岩省、大陆裂谷和风化作用作为单一机制约束古气候变化时，均不能很好地解释长时间尺度碳同位素升高/降低的现象。对于星际暗物质假说，我们目前对其认识和了解程度还远远不够，需要更多天文学和地质学的交叉研究来进一步约束。因此，结合详细的综述分析，我们初步认为EECO事件的主要驱动力可能与大陆弧火山作用及其相关的变质脱碳有关，而其他构造尺度碳循环过程的制约作用是有限的。

EECO事件时期，藏南新特提斯洋构造域是全球大陆弧火山作用最活跃的地区，以林子宗火山岩的大规模爆发为代表。而近年来详细的地质填图和地质年代学研究更加全面地揭示了林子宗火山岩的时空分布特征，有利于合理评估该时期火山岩的岩浆规模和脱碳潜力。在本文中我们系统地论述并半定量计算了早始新世林子宗火山岩爆发过程中的碳通量(高达35.22Tg C/y)，这也与此时期碳同位素(δ13C值)记录的正漂移特征相吻合(图1)，暗示着其作为驱动机制来约束EECO事件的可行性。然而，目前结果主要是基于地质资料和文献的初步估算，想要精确厘清早始新世林子宗火山岩的脱碳量还需要后期更加定量和有说服力的实验数据进行约束。

对于EECO事件驱动机制的诸多争议，一方面是因为研究过程中着重强调单因素机制的影响而缺少对其他机制的解释，另一方面是直接将研究地质历史时期古气候驱动机制的理论(比如洋中脊理论等)应用到时间更短的早始新世时期(EECO事件)从而忽略了对关键地质证据的论证。而随着数据、理论和实验手段的不断积累与进步，将为我们解决这一问题提供有力的证据。此外，我们应当综合考虑是否存在一个多机制耦合的效应共同导致了EECO事件，这将是一项有意义但有待深入探索的研究。

致谢感谢中国科学院地质与地球物理研究所陈祚伶副研究员和中国科学院南京地质古生物研究所李娟助理研究员对本文提出的建设性意见。