火山活動(dòng)是陸地風(fēng)化和碳循環(huán)波動(dòng)的主要誘因 三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)之交陸地生態(tài)系統(tǒng)古環(huán)境研究獲進(jìn)展

近日，由中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國(guó)科學(xué)院南京古生物研究所等組成的科研團(tuán)隊(duì)，在三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交陸地生態(tài)系統(tǒng)古環(huán)境研究上取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)火山活動(dòng)是陸地風(fēng)化和碳循環(huán)波動(dòng)的主要誘因，相關(guān)成果在《自然—通訊》發(fā)表。

 

據(jù)介紹，距今約兩億年前的三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交大滅絕的主要原因，被認(rèn)為與“中大西洋火成巖省”的大規(guī)?；鹕饺蹘r噴發(fā)有關(guān)?；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)。

 

研究團(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)的三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交地層剖面，開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)和粘土礦物等，目的在于探究三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交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)。這些剖面遠(yuǎn)離中大西洋大火成巖省, 可以探究該時(shí)期大西洋大火成巖省對(duì)遠(yuǎn)離其噴發(fā)口區(qū)域的影響。

 

研究結(jié)果顯示，在距今2.01億年的三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)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?；瘜W(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)。

 

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。利用LOSCAR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(duì)風(fēng)化強(qiáng)度的變化比低/中緯度地區(qū)更敏感。

 

科研人員介紹，該研究結(jié)果表明，在遠(yuǎn)離泛大陸的特提斯東緣地區(qū)也具有顯著的火山活動(dòng)信號(hào)，表明在三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交的火山活動(dòng)影響可能擴(kuò)大到全球范圍；作為對(duì)火山噴發(fā)的響應(yīng)，陸地化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度在三疊紀(jì)與侏羅紀(jì)之交出現(xiàn)明顯的增大，并且高緯比中低緯地區(qū)的響應(yīng)程度更顯著；化學(xué)風(fēng)化是三疊紀(jì)與侏羅紀(jì)之交火山活動(dòng)活躍期，地球系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和吸收大氣CO2、增加碳匯的重要手段。

 

       論文第一作者為中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究員沈俊，研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金特提斯重大計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目、教育部111項(xiàng)目和國(guó)際地球科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目等聯(lián)合資助與支持。