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(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)模火山熔巖噴發(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(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)對汞和碳循環(huán)有著巨大的影響。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)。
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20萬年,這說明火山活動引起的化學(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(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(kuò)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(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(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目、教育部111項(xiàng)目和國際地球科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目等聯(lián)合資助與支持。
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