火山活動是陸地風(fēng)化和碳循環(huán)波動的主要誘因 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，由中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國科學(xué)院南京古生物研究所等組成的科研團隊，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)火山活動是陸地風(fēng)化和碳循環(huán)波動的主要誘因，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)?；鹕交顒酉虼髿庵信欧帕舜罅康妮p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，在很大程度上是推斷的，迄今尚未得到有力的證據(jù)。

 

研究團隊選擇了東亞地區(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, 可以探究該時期大西洋大火成巖省對遠(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?；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，這反映該時期化學(xué)風(fēng)化的強度明顯加強。

 

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。利用LOSCAR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。

 

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信號，表明在三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)之交的火山活動影響可能擴大到全球范圍；作為對火山噴發(fā)的響應(yīng)，陸地化學(xué)風(fēng)化強度在三疊紀(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地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究員沈俊，研究得到了國家自然科學(xué)基金特提斯重大計劃重點項目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)項目、教育部111項目和國際地球科學(xué)計劃項目等聯(lián)合資助與支持。