火山活動可能為白堊紀末生物大滅絕背景條件

光明日報南京7月22日電（記者蘇雁、通訊員姬尊雨）

在距今約6600萬年前的白堊紀末期，曾發生顯生宙第五次生物大滅絕事件，從根本上重塑了地球的生態結構，結束了超過1.5億年的恐龍時代。火山噴發和隕石撞擊，是誰導致了第五次生物大滅絕？目前，學界對造成該大滅絕事件的原因仍無定論。其中，印度德干玄武岩噴發導致該大滅絕事件是主流觀點之一。

在大滅絕發生前約15萬到30萬年，德干大火成岩省以侵入和噴發的方式排放了大量温室氣體，可能導致全球升温2℃到5℃，學界稱之為馬斯特裏赫特期末期變暖事件。然而目前學界對該事件瞭解非常有限，特別是與德干火山首次噴發相關的記錄能否在陸相沉積中發現？馬斯特裏赫特期末期變暖事件如何影響陸地生態系統？這兩個問題一直缺少關鍵證據。

近日，中國科學院南京地質古生物研究所副研究員李莎、研究員王博、研究員張海春、研究員王啓飛與天津大學教授陳玖斌、中國地質大學（北京）教授萬曉樵等合作，利用山東省跨越白堊系/古近系界線的兩口鑽井的岩心資料，基於高精度的生物地層學、古生態學和地球化學方法，詳細研究了德干火山首次噴發在東亞的記錄以及湖泊環境和生物羣對此事件的響應。研究結果為馬斯特裏赫特期末期變暖事件與德干火山首次噴發的耦合關係提供了強有力的證據，並表明該變暖事件對湖泊環境和生物羣也造成了明顯的影響。相關研究成果7月18日在線發表於國際地學知名期刊《地質學》。

由於火山噴發釋放大量的汞會記錄在地層中，因此汞記錄被廣泛用作火山活動的示蹤劑。此次研究的兩個鑽孔樣品在白堊系/古近系界限之前的馬斯特裏赫特期末期變暖事件期間都表現出強烈的汞富集，這表明了直接的火山排放作用。

為了探明德干火山活動對湖泊環境和生物羣的影響，研究團隊還進行了碳同位素和古生物學研究。膠萊盆地有機碳同位素和平邑盆地無機碳同位素同時發生強烈負偏，表明德干大火成岩省的主要脈衝對汞和全球碳循環有巨大影響。兩個湖泊生物羣也對變暖事件有明顯的響應，膠萊盆地和平邑盆地的輪藻、介形類成種作用明顯，生物多樣性升高。而在海洋中，浮游有孔蟲屬種卻發生部分滅絕、侏儒化、災難物種盛行的現象，説明馬斯特裏赫特期末期變暖事件以不同的機制同時影響了海洋和陸地的生態系統。

研究結果表明，德干火山活動使地球處於相對温暖的氣候條件，而這種變暖可能使全球生物地球化學循環更接近於温室環境失控的臨界點。這可能是白堊紀末期大滅絕發生的背景條件。“研究結果為我們瞭解火山碳排放與温室地球之間的關係提供了新的證據，也為理解當今全球變暖對湖泊環境和生物羣的影響提供了參考。”李莎説。

《光明日報》（ 2022年07月24日 04版）