火山活動向大氣中排放了大量的輕碳同位素和甲烷氣體，造成了全球范圍內(nèi)的碳同位素負(fù)偏現(xiàn)象。不斷增加的大氣CO2等溫室氣體，造成了氣候變暖、海洋缺氧和海水酸化，并造成了之后侏羅紀(jì)早期的大陸化學(xué)風(fēng)化作用不斷增強。

南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島1月14日和1月15日發(fā)生火山噴發(fā)，這一事件在近日引發(fā)公眾關(guān)注。那么，如果有一連串類似湯加火山這樣的噴發(fā)會帶來什么呢？記者1月15日從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，國內(nèi)多個科研機構(gòu)合作完成的最新研究成果“三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交的火山作用：增強的大陸化學(xué)風(fēng)化和碳循環(huán)擾動”在《自然·通訊》上發(fā)表。

該研究表明，在距今約兩億年前的三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)（T-J）之交，大規(guī)模的火山活動遍及全球；火山噴發(fā)不僅造成大規(guī)模的生物滅絕事件（顯生宙“五次生物大滅絕”之一），也是陸地風(fēng)化和碳循環(huán)波動的主要誘因。

追蹤沉積物中火山活動記錄是難點

中國科學(xué)院南京古生物研究所研究員王永棟告訴記者，這次的火山噴發(fā)主要發(fā)生在近60萬年的時間內(nèi)，形成了橫跨北美和鄰近聯(lián)合大陸（簡稱為盤古大陸）地區(qū)的大規(guī)模巖漿沉積。火山活動向大氣中排放了大量的輕碳同位素和甲烷氣體，造成了全球范圍內(nèi)的碳同位素負(fù)偏現(xiàn)象。不斷增加的大氣CO2等溫室氣體，造成了氣候變暖、海洋缺氧和海水酸化，并造成了之后侏羅紀(jì)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)化作用之間內(nèi)在關(guān)系，在很大程度上是科學(xué)家推斷的，迄今尚未找到有力的證據(jù)。這是沉積環(huán)境和保存方面的原因?qū)е碌模谶h(yuǎn)離火山噴發(fā)地區(qū)的陸相地層中，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，并且汞元素可以在大氣中進(jìn)行長距離傳輸，因此十分有利于在大范圍的陸海地層中保存下來，可以作為追蹤火山活動蹤跡的良好指標(biāo)。

火山噴發(fā)對汞和碳循環(huán)有巨大影響

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，以及中國科學(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一個國內(nèi)外科研團(tuán)隊，選擇了東亞地區(qū)代表高緯度（新疆準(zhǔn)噶爾盆地的郝家溝）和中低緯度（四川盆地宣漢地區(qū)）的兩個發(fā)育連續(xù)的T-J地層剖面，開展多種方法的分析和研究，包括有機碳同位素、汞濃度和同位素、化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）和黏土礦物等，目的在于探究T-J界線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)。

研究結(jié)果顯示：在距今2.01億年的T-J之交大滅絕界線附近，位于東亞地區(qū)的準(zhǔn)噶爾盆地和四川盆地的兩個剖面都顯示出明顯的汞濃度的富集，并伴隨著碳同位素的負(fù)偏，指示火山噴發(fā)對汞和碳循環(huán)有著巨大的影響。其次，化學(xué)風(fēng)化指數(shù)和高嶺土含量在汞富集層位附近表現(xiàn)出明顯的升高，這反映該時期化學(xué)風(fēng)化的強度明顯增加。另外，研究發(fā)現(xiàn)，位于高緯度地區(qū)的準(zhǔn)噶爾盆地，其化學(xué)風(fēng)化作用的加強與汞濃度的峰值幾乎同時發(fā)生；而位于中低緯度的四川盆地，化學(xué)風(fēng)化強度增大則滯后于汞濃度的峰值約20萬年。這說明，火山活動引起的化學(xué)風(fēng)化強度增大在高緯度反應(yīng)更快（類似于現(xiàn)今地球表層的“高緯度放大效應(yīng)”）。最后，科學(xué)家利用模型分析，顯示陸地化學(xué)風(fēng)化加強，對當(dāng)時大氣CO2有非常重要的調(diào)節(jié)作用。

研究還發(fā)現(xiàn)，增強的化學(xué)風(fēng)化作用持續(xù)了約200萬年，這與碳循環(huán)模型的結(jié)果預(yù)測是一致的，即碳釋放事件發(fā)生后，大氣中過量CO2的減少需要時間。這些數(shù)據(jù)還表明，在氣候變暖過程中，高緯度大陸環(huán)境對風(fēng)化強度的變化比低/中緯度地區(qū)更敏感。

關(guān)鍵詞： 湯加 火山 參考答案