作者:苏雁 夏静 姬尊雨 来源:光明日报 发布时间:2022/1/18 9:33:30
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三叠纪-侏罗纪之交陆地生态系统为何骤变——
我科学家证实火山活动是主要诱因

 

本报南京1月17日电(记者苏雁、夏静 通讯员姬尊雨)在地球已知的历史上,共发生过五次大规模集群灭绝事件。其中,在距今约2亿年的三叠纪-侏罗纪之交发生的大灭绝事件导致超过80%的海生生物物种灭绝,陆生动植物亦受较明显影响。

科学界普遍认为,这次大灭绝发生的主要原因与“中大西洋火成岩省”大规模火山熔岩喷发有关。火山活动向大气中排放了大量的轻碳同位素和甲烷气体,不断增加的二氧化碳等温室气体引发气候变暖、海洋缺氧和海水酸化,并导致侏罗纪早期的大陆化学风化作用不断增强。但是,有关火山作用、碳同位素漂移和大陆化学风化作用之间的内在关系,在很大程度上是一种推断,此前尚未得到有力的证据。

近日,这一推断得到有力佐证。由中国地质大学(武汉)沈俊研究员、喻建新教授、冯庆来教授、谢树成院士,中国科学院南京古生物研究所王永栋研究员和李丽琴博士等组成的科研团队,在《自然·通讯》杂志上发表了来自东亚地区的最新合作研究成果,“实锤”了造成三叠纪-侏罗纪之交大灭绝事件的主要诱因是火山活动。

据论文第一作者沈俊介绍,火山活动会引起一系列环境异常变化,首先影响的是陆地生态系统,但由于沉积环境等原因,在远离火山喷发的地区,如何追踪沉积物中火山活动的记录一直是个难点。近年来研究发现,火山活动是地质历史上最重要的自然汞源,并且汞元素能够在大气中进行长距离传输,十分有利于在大范围的陆海地层中保存,并可以作为追踪火山活动踪迹的指标。因此,近年来汞元素被广泛用于指示地球历史沉积物中的古火山记录。但在三叠纪-侏罗纪之交大灭绝事件的沉积物中,汞记录的研究主要集中在泛大陆地区,而在远离泛大陆的特提斯东缘陆相地区的研究和记录十分缺乏,尤其对陆相沉积物中的汞元素记录关注度不够。

研究团队在特提斯东缘陆相地区中,选择了高纬度代表新疆准噶尔盆地郝家沟和中低纬度代表四川盆地宣汉地区的两个发育连续的三叠纪-侏罗纪地层剖面,采用有机碳同位素、汞元素等方法探究三叠纪-侏罗纪之交陆地沉积物中火山活动的记录及大陆化学风化响应。这些剖面远离火山喷发地区,能够反映该时期中大西洋火成岩省(CAMP)对远离其喷发口区域的影响。

结果表明,这两个剖面均显示出明显的汞浓度富集与碳同位素负偏,指示火山喷发对汞和碳循环有着巨大的影响。其次,该时期化学风化的强度明显加强,即岩石发生化学成分的改变分解强度加强。另外,火山活动引起的化学风化强度增大在高纬度地区反应更快(类似于现今地球表层的“高纬度放大效应”)。研究还发现,在火山喷发后,增强的化学风化作用持续了约200万年。陆地化学风化加强对当时大气中过量的二氧化碳有非常重要的调节作用。化学风化是三叠纪与侏罗纪之交火山活跃期,地球系统自我调节和吸收大气二氧化碳、增加碳汇的重要手段。

谈及研究的缘起,喻建新说,火山喷发产生大量二氧化碳和人类使用化石燃料导致大气中二氧化碳浓度升高有相似性。在我国将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局的背景下,“对地质历史事件的深入研究,可以预示并启发我们对现今全球气候变暖等问题的思考”。

 
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