科技日?qǐng)?bào)記者  張曄

近日，湯加火山劇烈噴發(fā)引發(fā)公眾關(guān)注。那么，如果有一連串類(lèi)似湯加火山這樣的噴發(fā)會(huì)帶來(lái)什么結(jié)果呢？記者15日從中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，國(guó)內(nèi)多個(gè)科研機(jī)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(qiáng)的大陸化學(xué)風(fēng)化和碳循環(huán)擾動(dòng)”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(dòng)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(dòng)的主要誘因。

圖1 約2億年的晚三疊世全球古地理圖。五角星代表中國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地和四川盆地兩個(gè)剖面的古地理位置。圓圈和正方形分別表示已經(jīng)報(bào)道的海相和陸相汞記錄剖面。CAMP代表中大西洋火成巖省分布范圍。

中國(guó)科學(xué)院南京古生物研究所王永棟研究員告訴記者，這次的火山噴發(fā)主要發(fā)生在近60萬(wàn)年的時(shí)間內(nèi)，形成了橫跨北美和鄰近聯(lián)合大陸（簡(jiǎn)稱(chēng)為盤(pán)古大陸）地區(qū)的大規(guī)模巖漿沉積?；鹕交顒?dòng)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(qiáng)。

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，在很大程度上是推斷的，迄今尚未得到有力的證據(jù)。這是由于沉積環(huán)境和保存的原因，在遠(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(dòng)的記錄一直是個(gè)難點(diǎn)。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，火山活動(dòng)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(zhǎng)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(lái)，可作為追蹤火山活動(dòng)蹤跡的良好指標(biāo)。

由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）沈俊研究員、喻建新教授、馮慶來(lái)教授、謝樹(shù)成院士，以及中國(guó)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(gè)國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)，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(gè)發(fā)育連續(xù)的T-J地層剖面，開(kāi)展多種方法的分析和研究，包括有機(jī)碳同位素、汞濃度和同位素、化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)和粘土礦物等，目的在于探究T-J界線陸地沉積物中火山活動(dòng)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(gè)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(duì)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(shí)期化學(xué)風(fēng)化的強(qiáng)度明顯加強(qiáng)。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(qiáng)與汞濃度的峰值幾乎同時(shí)發(fā)生；而位于中低緯度的四川盆地，化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度增大則滯后于汞濃度的峰值約20萬(wàn)年。這說(shuō)明，火山活動(dòng)引起的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度增大在高緯度反應(yīng)更快（類(lèi)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(qiáng)，對(duì)當(dāng)時(shí)大氣CO2有非常重要調(diào)節(jié)作用。

研究還發(fā)現(xiàn)，增強(qiáng)的化學(xué)風(fēng)化作用持續(xù)了約200萬(wàn)年，這與碳循環(huán)模型的結(jié)果預(yù)測(cè)是一致的，即碳釋放事件發(fā)生后，大氣中過(guò)量CO2的減少需要時(shí)間。這些數(shù)據(jù)還表明，在氣候變暖過(guò)程中，高緯度大陸環(huán)境對(duì)風(fēng)化強(qiáng)度的變化比低/中緯度地區(qū)更敏感。

圖2 新疆準(zhǔn)噶爾盆地郝家溝剖面（上）和四川盆地宣漢剖面（下）圖

（圖片由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所提供）

關(guān)鍵詞： 巨變 火山 可尋