三疊紀-侏羅紀之交陸地生態(tài)系統(tǒng)為何驟變——
我科學(xué)家證實火山活動是主要誘因
本報南京1月17日電(記者蘇雁、夏靜 通訊員姬尊雨)在地球已知的歷史上，共發(fā)生過五次大規(guī)模集群滅絕事件。其中，在距今約2億年的三疊紀-侏羅紀之交發(fā)生的大滅絕事件導(dǎo)致超過80%的海生生物物種滅絕，陸生動植物亦受較明顯影響。
科學(xué)界普遍認為，這次大滅絕發(fā)生的主要原因與“中大西洋火成巖省”大規(guī)?；鹕饺蹘r噴發(fā)有關(guān)?；鹕交顒酉虼髿庵信欧帕舜罅康妮p碳同位素和甲烷氣體，不斷增加的二氧化碳等溫室氣體引發(fā)氣候變暖、海洋缺氧和海水酸化，并導(dǎo)致侏羅紀早期的大陸化學(xué)風(fēng)化作用不斷增強。但是，有關(guān)火山作用、碳同位素漂移和大陸化學(xué)風(fēng)化作用之間的內(nèi)在關(guān)系，在很大程度上是一種推斷，此前尚未得到有力的證據(jù)。
近日，這一推斷得到有力佐證。由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)沈俊研究員、喻建新教授、馮慶來教授、謝樹成院士，中國科學(xué)院南京古生物研究所王永棟研究員和李麗琴博士等組成的科研團隊，在《自然·通訊》雜志上發(fā)表了來自東亞地區(qū)的最新合作研究成果，“實錘”了造成三疊紀-侏羅紀之交大滅絕事件的主要誘因是火山活動。
據(jù)論文第一作者沈俊介紹，火山活動會引起一系列環(huán)境異常變化，首先影響的是陸地生態(tài)系統(tǒng)，但由于沉積環(huán)境等原因，在遠離火山噴發(fā)的地區(qū)，如何追蹤沉積物中火山活動的記錄一直是個難點。近年來研究發(fā)現(xiàn)，火山活動是地質(zhì)歷史上最重要的自然汞源，并且汞元素能夠在大氣中進行長距離傳輸，十分有利于在大范圍的陸海地層中保存，并可以作為追蹤火山活動蹤跡的指標。因此，近年來汞元素被廣泛用于指示地球歷史沉積物中的古火山記錄。但在三疊紀-侏羅紀之交大滅絕事件的沉積物中，汞記錄的研究主要集中在泛大陸地區(qū)，而在遠離泛大陸的特提斯東緣陸相地區(qū)的研究和記錄十分缺乏，尤其對陸相沉積物中的汞元素記錄關(guān)注度不夠。
研究團隊在特提斯東緣陸相地區(qū)中，選擇了高緯度代表新疆準噶爾盆地郝家溝和中低緯度代表四川盆地宣漢地區(qū)的兩個發(fā)育連續(xù)的三疊紀-侏羅紀地層剖面，采用有機碳同位素、汞元素等方法探究三疊紀-侏羅紀之交陸地沉積物中火山活動的記錄及大陸化學(xué)風(fēng)化響應(yīng)。這些剖面遠離火山噴發(fā)地區(qū)，能夠反映該時期中大西洋火成巖省(CAMP)對遠離其噴發(fā)口區(qū)域的影響。
結(jié)果表明，這兩個剖面均顯示出明顯的汞濃度富集與碳同位素負偏，指示火山噴發(fā)對汞和碳循環(huán)有著巨大的影響。其次，該時期化學(xué)風(fēng)化的強度明顯加強，即巖石發(fā)生化學(xué)成分的改變分解強度加強。另外，火山活動引起的化學(xué)風(fēng)化強度增大在高緯度地區(qū)反應(yīng)更快(類似于現(xiàn)今地球表層的“高緯度放大效應(yīng)”)。研究還發(fā)現(xiàn)，在火山噴發(fā)后，增強的化學(xué)風(fēng)化作用持續(xù)了約200萬年。陸地化學(xué)風(fēng)化加強對當(dāng)時大氣中過量的二氧化碳有非常重要的調(diào)節(jié)作用。化學(xué)風(fēng)化是三疊紀與侏羅紀之交火山活躍期，地球系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和吸收大氣二氧化碳、增加碳匯的重要手段。
談及研究的緣起，喻建新說，火山噴發(fā)產(chǎn)生大量二氧化碳和人類使用化石燃料導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度升高有相似性。在我國將碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局的背景下，“對地質(zhì)歷史事件的深入研究，可以預(yù)示并啟發(fā)我們對現(xiàn)今全球氣候變暖等問題的思考”。