多圈层驱动的油气形成与富集理论的核心思想在于将地球系统科学与石油系统相结合。前者关注大气圈、水圈、生物圈与岩石圈在地质过程中的耦合机制，揭示碳循环在不同圈层之间的传递、反馈与放大过程；后者则聚焦有机质富集、烃源岩形成及油气资源的生成与分布规律，强调地质条件下碳的长期归宿与能源潜力。二者的结合不仅为解释古气候系统中的异常现象提供了新的综合视角，也为理解碳循环与资源形成之间的内在联系提供了科学路径。正是在这一跨学科的研究框架下，我们得以将碳源释放、气候反馈、有机碳埋藏及资源响应统一纳入“多圈层相互作用”的整体图景中，从而实现对极端事件机理的系统性剖析。
早侏罗世Toarcian大洋缺氧事件（T-OAE，约1.83亿年前）正是检验这一研究思路的理想案例。作为中生代规模最大的碳循环扰动与全球增温事件，其特殊性体现在多个圈层的深度耦合：（1）大气圈：全球有机/无机碳同位素记录中出现显著的负偏（CIE），反映出大规模温室气体的快速输入；（2）岩石圈：在我国四川盆地大安寨组、鄂尔多斯盆地富县组、塔里木盆地阳霞组等沉积序列中，普遍发育煤层与烃源岩，直接体现了碳循环异常与资源富集的联系；（3）水圈：温度升高与养分输入共同加剧了海洋缺氧；（4）生物圈：全球生态系统在碳循环扰动中发生了大规模重组，表现为海洋生物灭绝和陆地生态系统结构调整。正因如此，T-OAE不仅是古气候学研究的重要窗口，更是石油地质学与地球系统科学交叉研究的典型范例。
在这一多圈层框架下，本研究综合数值模拟、地质记录与机器学习方法，取得了以下主要进展：
（1）碳源机制与甲烷释放通量
基于多代理地质记录，我们构建了包含甲烷循环的全球生物地球化学耦合模型，并采用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）贝叶斯反演算法定量约束T-OAE期间碳释放过程。结果表明：至少需要约5200 Gt当量的生物源甲烷释放，才能再现脉冲式CIE、大气pCO₂快速上升及4–6°C的全球增温。其δ¹³C特征（–50‰至–70‰）与产甲烷古菌代谢分馏一致，支持甲烷为关键碳源。模型进一步揭示了“甲烷生成增强—氧化效率降低”的正反馈机制，驱动pCH₄在千年尺度内升高>5 ppm，引发≥2°C的附加增温，并加剧海洋缺氧，导致底栖生态系统崩溃(Qiu et al., 2025a)。
（2）陆地有机碳埋藏与水文调控
利用全耦合气候模式CESM 1.2.2与BIOME4植被模型，我们系统评估了陆地有机碳埋藏的气候响应机制。结果显示，大气CO₂激增推动中纬度季风系统极向偏移，全球水汽输送格局重组。虽然升温背景下净初级生产力（NPP）普遍提升，但碳埋藏效率主要受控于降水再分配。模拟结果表明，水文输入稳定的湖盆系统展现更高的碳汇效率，而干旱半干旱区盆地碳汇潜力有限，这为我国早侏罗世黑色页岩的空间差异提供了机制解释 (Qiu et al., 2025b)。
（3）海洋有机碳埋藏与机器学习预测
在海洋碳循环方面，我们结合CESM 1.2.2模拟的古海洋物理环境变量与收集了全球剖面地质记录，开展了机器学习预测。神经网络训练结果表明，海平面高度、混合温度、盐度以及过渡层厚度是控制有机碳埋藏的关键因子。基于此，我们生成了T-OAE时期全球有机碳分布预测结果： T-OAE 时期的主要碳汇集中于热带和中纬度边缘海及半封闭海盆，而远洋区贡献有限。这一结果不仅为古代烃源岩形成机制提供了新的解释，也为资源分布预测提供了定量化依据。
本研究在“地球系统科学—石油系统”多圈层视角下，定量揭示了T-OAE期间甲烷释放通量、陆地与海洋有机碳埋藏的控制因子及空间格局。结果不仅深化了对中生代极端温室事件碳循环与生态反馈的认识，也为当代与未来气候变化下碳汇演化及油气资源形成提供了关键地质参照。

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