湖相有机碳埋藏既是全球碳循环的重要组成，也是富有机质页岩和优质烃源岩形成的重要物质基础。其富集过程受初级生产力、有机质保存条件及沉积埋藏效率等多种因素共同控制，但不同因素的相对贡献长期存在“生产力主控”与“保存条件主控”等认识分歧。与此同时，天文轨道周期可通过调节太阳辐射和气候系统影响湖泊沉积，但其如何驱动非线性有机碳富集仍缺乏清晰认识。尤其是在中低纬度湖盆中，斜率周期的沉积响应及其与偏心率共同调控有机碳埋藏和岩相演化的机制，仍有待深入研究。

基于上述科学问题，我校能源学院硕士研究生蔺昕悦在石巨业副教授指导下，与我校樊太亮教授、高志前教授以及北京大学刘全有教授、金之钧院士等合作，以苏北盆地溱潼凹陷溱页1井阜宁组二段湖相页岩为研究对象，综合开展沉积学、元素地球化学与旋回地层学分析，系统探讨天文旋回对湖相有机碳埋藏及岩相演化的控制机制，取得了以下认识：

（1）中低纬度湖盆中的斜率信号可通过纬向太阳辐射梯度调控下的水文循环得到传递和记录。斜率较高时，高纬度太阳辐射增强、纬向辐射梯度减弱，进而加强海陆热力差异驱动的水汽输送，使研究区降水增加、陆源输入增强，并促进水体还原环境形成；斜率较低时则总体呈相反变化。这为中低纬度湖相沉积中显著斜率信号的形成提供了一种可能的气候传递机制。

（2）TOC序列中识别出显著的~173 kyr周期，而GR序列中未见相应周期（图1）。这一差异可能与有机碳埋藏过程中的“沉积阈值”非线性调制有关：当偏心率与斜率共同作用使初级生产力跨越湖盆动态沉积阈值时，相应周期信号可在有机碳埋藏过程中被选择性放大，从而在TOC频谱中形成显著的~173 kyr谱峰；相比之下，GR对这一阈值过程的响应较弱，因此未记录该周期。

（3）有机碳埋藏并非受单一轨道周期线性控制，而是偏心率与斜率共同作用的结果。偏心率主要通过调节水文循环和营养盐输入影响初级生产力，斜率则通过影响水动力条件和氧化还原环境调节有机质保存效率。当偏心率与斜率的叠加作用使初级生产力跨越动态沉积阈值，并伴随有利的有机质保存条件时，可促进有机碳有效埋藏，从而形成非线性响应（图2）。

（4）天文旋回组合变化进一步调控了页岩岩相的垂向演化（图3）。405 kyr长偏心率与~40 kyr斜率共同影响沉积结构、矿物组成和有机质富集，不同轨道组合及有机碳埋藏水平对应不同的岩相类型：高偏心率-高斜率阶段有利于富有机质层状灰云质页岩发育，偏心率过渡阶段更易形成富有机质纹层状灰云质页岩，低偏心率-低斜率阶段则以块状泥岩和块状灰质泥岩为主。富有机质纹层状和层状灰云质页岩兼具较高有机质丰度和脆性矿物含量，是研究区页岩油勘探的优势岩相。

本研究构建了天文旋回驱动下湖相有机碳埋藏的非线性响应及岩相演化模式，强调了“沉积阈值”在轨道信号向有机碳埋藏响应转化中的重要作用，为认识湖相有机质富集及优势岩相形成提供了新的机制解释。

图1. 阜宁组二段Ⅱ亚段GR与TOC序列的周期响应对比。（A）GR序列频谱分析结果，以及~173 kyr滤波曲线与斜率滤波包络线中S3–S6旋回的对比；（B）TOC序列频谱分析结果，以及~173 kyr滤波曲线与斜率滤波包络线中S3–S6旋回的对比。

图2. 阜宁组二段Ⅱ亚段405 kyr偏心率与~40 kyr斜率共同驱动下有机碳埋藏的非线性响应及沉积阈值模式。（黄色区域表示在偏心率与斜率共同驱动下，有机碳埋藏响应跨越动态沉积阈值并有效埋藏的区间）

图3. 天文轨道约束下阜宁组二段页岩岩相沉积模式。（A–B）低偏心率—低斜率阶段岩相发育模式，其中A为TOC高值，B为TOC低值；（C–D）偏心率由低值向高值过渡阶段岩相发育模式，其中C为TOC高值，D为TOC低值；（E–F）高偏心率—高斜率阶段的岩相发育模式，其中E为TOC高值，F为TOC低值。

该研究得到了国家自然科学基金（42372163、42488101和U24B6001）的支持。上述研究成果发表在Basin Research：Xinyue Lin, Juye Shi*, Jiahao Fan, Zhenwei Ge, Zhiqian Gao, Tailiang Fan, Quanyou Liu, Zhijun Jin. (2026). Astronomical Forcing–Driven Nonlinear Organic Carbon Burial and Lithofacies Evolution: Insights From Lacustrine Shale of the Funing Formation, Subei Basin, Eastern China.

全文链接：https://doi.org/10.1111/bre.70137