北京大学地球与空间科学学院研究员沈佳恒及合作者的一项新研究，打破了人们对“超级火山”爆发的传统认知：2.6亿年前峨眉山大火成岩省的喷发，反而让大气二氧化碳（CO2）浓度下降了一半。相关研究2月26日发表于《自然-通讯》。
“‘大火成岩省’是那些在数百万年的‘极短’地质时间内，喷发出超过10万立方公里的岩浆的火山，其环境影响远超现代任何火山。”沈佳恒向《中国科学报》介绍。
一直以来，超级火山爆发在公众和科学界的印象中，都是“温室气体推手”——浓烟蔽日、巨量CO2释放，进而引发全球变暖和生态灾难，这一认知也得到历史地质记录的支撑。例如约2.5亿年前，西伯利亚大火成岩省爆发就曾引发地球历史上最惨烈的生物大灭绝。
但峨眉山大火成岩省却给出了不同的答案。它位于我国西南川、滇、黔三省交汇地带，是国际公认的“超级火山”，塑造了如今的壮丽地貌，还蕴藏着攀西钒钛磁铁矿等关键战略性矿产资源。
沈佳恒与中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员徐义刚、研究员张一歌以及中国矿业大学副教授袁东勋合作，利用远古叶绿素生物标志化合物植烷单体碳同位素手段，重建了峨眉山大火成岩省形成和喷发时期的高分辨率CO2记录。
研究结果显示，在约2.63至2.59亿年前，即峨眉山玄武岩喷发早期至鼎盛阶段，大气CO2浓度从约700ppm持续下降至350ppm，降幅达一半；直至火山活动末期转为酸性岩浆喷发时，CO2浓度才出现回升。
为什么会出现这一反常现象？研究发现，其根本原因在于地球深部的独特地质过程——地幔柱导致的巨型地壳穹状隆升。与许多其他大火成岩省不同，峨眉山大火成岩省在剧烈熔岩喷发前，经历了长达三百万年的地壳穹隆过程：地下巨型地幔柱上涌，将扬子地台区域整体抬升近一千米，形成半径约800公里的巨型穹窿，相当于以北京为中心、覆盖至郑州乃至接近南京的广袤区域被整体抬升。
这一抬升过程让原本淹没在海底、数公里厚的巨量茅口组石灰岩暴露于地表，改变了地表碳循环轨迹。一方面，研究证实峨眉山玄武岩本身“含气量”极低，其CO2含量平均仅约135ppm，显著低于典型洋岛玄武岩；另一方面，暴露的巨量石灰岩经历剥蚀和化学风化，消耗了大量大气CO2，形成了一个强大的“碳汇”。这种“贫碳”岩浆与“强力”风化的叠加，使得CO2的消耗量远超火山喷发带来的排放量，最终共同造就了峨眉山大火成岩省独特的CO2纪录。研究表明地球深部过程与地表气候系统之间的联动机制远比想象中复杂。
大火成岩省喷发示意图。受访者供图
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69600-z
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