三疊紀-侏羅紀之交陸地生態系統為何驟變——
我科學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，共發生過五次大規模集群滅絕事件。其中，在距今約2億年的三疊紀-侏羅紀之交發生的大滅絕事件導致超過80%的海生生物物種滅絕，陸生動植物亦受較明顯影響。
科學界普遍認為，這次大滅絕發生的主要原因與“中大西洋火成巖省”大規模火山熔巖噴發有關。火山活動向大氣中排放了大量的輕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氣候變暖、海洋缺氧和海水酸化，并導致侏羅紀早期的大陸化學風化作用不斷增強。但是，有關火山作用、碳同位素漂移和大陸化學風化作用之間的內在關系，在很大程度上是一種推斷，此前尚未得到有力的證據。
近日，這一推斷得到有力佐證。由中國地質大學(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》雜志上發表了來自東亞地區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。
據論文第一作者沈俊介紹，火山活動會引起一系列環境異常變化，首先影響的是陸地生態系統，但由于沉積環境等原因，在遠離火山噴發的地區，如何追蹤沉積物中火山活動的記錄一直是個難點。近年來研究發現，火山活動是地質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，而在遠離泛大陸的特提斯東緣陸相地區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注度不夠。
研究團隊在特提斯東緣陸相地區中，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的兩個發育連續的三疊紀-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風化響應。這些剖面遠離火山噴發地區，能夠反映該時期中大西洋火成巖省(CAMP)對遠離其噴發口區域的影響。
結果表明，這兩個剖面均顯示出明顯的汞濃度富集與碳同位素負偏，指示火山噴發對汞和碳循環有著巨大的影響。其次，該時期化學風化的強度明顯加強，即巖石發生化學成分的改變分解強度加強。另外，火山活動引起的化學風化強度增大在高緯度地區反應更快(類似于現今地球表層的“高緯度放大效應”)。研究還發現，在火山噴發后，增強的化學風化作用持續了約200萬年。陸地化學風化加強對當時大氣中過量的二氧化碳有非常重要的調節作用。化學風化是三疊紀與侏羅紀之交火山活躍期，地球系統自我調節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，火山噴發產生大量二氧化碳和人類使用化石燃料導致大氣中二氧化碳濃度升高有相似性。在我國將碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局的背景下，“對地質歷史事件的深入研究，可以預示并啟發我們對現今全球氣候變暖等問題的思考”。