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二叠纪-三叠纪之交发生了显生宙以来最大规模的生物灭绝事件,不仅导致海-陆相生态系统的崩溃,同时也伴随着一系列环境异常事件。大规模的碳释放所导致的全球碳循环异常是其中最为显著的环境恶化事件之一,主要表现为全球碳同位素负偏以及古大气CO2浓度（pCO2）的激增。从地球系统科学的角度,陆相地层记录的研究是全面认识碳循环异常不可缺少的部分。因此本研究从陆相地层记录的陆相有机碳同位素出发,开展陆相全岩和C3植物有机碳同位素工作,揭示其完整的演变过程,然后尝试与海相碳同位素对比,搭建海-陆相碳同位素化学地层对比框架。基于此,采用C3植物有机碳同位素新指标重建二叠纪-三叠纪之交大气CO2浓度连续变化过程。最后在高分辨率碳同位素和pCO2数据基础上,借助地球系统模型开展二叠纪-三叠纪之交碳释放过程的数值模拟工作,尝试揭示碳释放的具体过程,包括碳来源类型、碳释放速率和释放总量。为揭示二叠纪-三叠之交陆相有机碳同位素演变过程,本文选取黔西滇东近海陆相与海陆过渡相沉积区和华北内陆相沉积区开展陆相有机碳同位素工作。黔西滇东地区4条剖面的二叠纪-三叠纪之交陆相全岩有机碳同位素(δ13CTOC)和C3植物有机碳同位素(δ13Cp)曲线（包括植物角质层和木质碎屑）都表现为4阶段的负偏模式:晚二叠世宣威组中植物有机碳同位素组成十分稳定,大约在?25‰左右,属于负偏前的稳定阶段（pre-CIE）;卡以头组底部为负偏启动阶段（onset of CIE）,碳同位素开始出现负偏,峰值可达?32‰,负偏幅度约?7‰,并伴随着晚二叠世大羽羊齿植物群和煤层的消失;卡以头组的碳同位素组成整体处于长期低值的平台阶段（CIE body）;到了卡以头组顶部或东川组的恢复阶段（post-CIE）,碳同位素组成开始逐渐正偏,在?28‰至?26‰内波动。华北地区3条剖面的二叠纪-三叠纪之交陆相δ13CTOC曲线整体上同样表现为4阶段负偏模式:孙家沟组下部的δ13CTOC处于负偏前的稳定阶段;孙家沟组下-中部界线大致为负偏启动阶段,碳同位素组成整体从?22‰～?23‰快速下降至?25‰至?26‰,负偏幅度约?2‰至?3‰,并伴随着华北地区Pseudovoltzia-Germatopteris植物组合的灭绝;碳同位素组成在孙家沟组中部处于长期低值的平台阶段;到了孙家沟组上部的恢复阶段（post-CIE）,碳同位素组成开始逐渐正偏。通过与全球其他地区陆相有机碳同位素曲线的对比,发现该4阶段负偏模式是二叠纪-三叠纪之交全球陆相有机碳同位素演变的基本特征。此外,来自全球5大区域的10条高分辨率海相碳酸盐岩无机碳同位素(δ13Ccarb)数据汇总成的高分辨率全球海相δ13Ccarb曲线,同样呈现为4阶段负偏模式。综上,基于海-陆相碳同位素相同的4阶段负偏模式和已报道的生物地层学数据,本文搭建了二叠纪-三叠纪之交不同陆相沉积区间的有机碳同位素化学地层对比新方案,并建立了二叠纪-三叠纪之交海-陆相碳同位素化学地层对比框架,同时也表明黔西滇东和华北地区的二叠系-三叠系界线可能分别位于卡以头组下部和孙家沟组中部,与生物地层确定的界线位置一致。此外,这套对比框架还揭示出黔西滇东地区大羽羊齿植物群和华北地区松柏类植物群的灭绝很可能要早于海相生物灭绝时间。在高分辨率的海-陆相碳同位素对比基础上,本文利用黔西滇东地区高分辨率的C3植物有机碳同位素数据,尝试恢复二叠纪-三叠纪之交pCO2连续变化趋势。结果显示,晚二叠世晚期的pCO2为426+133/?96 ppmv,其在牙形石Clarkina yini带开始升高,直到二叠纪-三叠纪之交达到峰值2507+4764/?1193 ppmv。早三叠世初期,pCO2持续维持在较高的水平（1500 ppmv到2500 ppmv）,只被一次小幅度的下降打断,最低达到1300 ppmv。随后直到牙形石Isarcicella isarcica带上部,pCO2显著下降,最小值达到700 ppmv。此次pCO2升高事件与同时期海-陆相碳同位素负偏,以及表层海水温度升高事件相耦合,反映了温室气体CO2很可能是导致二叠纪-三叠纪之交全球变暖的主因。此外,pCO2升高效应很可能是陆相有机碳同位素的负偏程度整体大于海相δ13Ccarb的主要因素。为了揭示碳释放的具体过程,本论文采用地球系统模型c GENIE对碳同位素负偏的启动阶段开展数值模拟及其敏感性分析。模拟结果显示,碳来源的碳同位素组成(δ13Cadded)平均值为?12‰,表明碳释放过程很可能是热变质（或氧化）有机质和幔源CO2的共同作用。碳释放过程曲线进一步揭示了显著的两阶段特征:早期的δ13Cadded较低且碳释放速率低,随后δ13Cadded和碳释放速率都显著提高。两阶段特征可能反映了西伯利亚大火成岩活动的两个阶段,这得到了地化指标的验证。前期以侵入作用为主,缓慢释放热变质成因的CO2和甲烷,碳释放规模小,所以全球升温和海洋酸化不明显,但是碳同位素负偏显著;后期的火山喷出作用加强,快速释放大量的幔源CO2,导致pCO2激增和碳同位素负偏,最终引起显著的全球升温和海洋酸化。此外,二叠纪-三叠纪之交数值模拟表明,启动阶段的碳释放速率峰值可达到0.7 Gt C yr-1,显著低于人类工业碳排放速率～10 Gt C yr-1。这可能意味着人类碳排放引起的未来全球变化比地质时期的环境恶化事件更加严重。