華南陸相剖面二疊紀(jì)—三疊紀(jì)過渡期富銅沉積物及炭屑（ABC是火索火山沈陽外圍（沈陽外圍女）微信181-8279-1445一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源富銅沉積物，D是規(guī)模炭屑化石，南京古生物所供圖）
（神秘的疊紀(jì)的導(dǎo)地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科學(xué)網(wǎng)：2.52億年前的二疊紀(jì)末生物大滅絕被認(rèn)為是地質(zhì)歷史上發(fā)生的最嚴(yán)重的生物滅絕事件。已有的末生滅絕研究顯示，二疊紀(jì)末生物大滅絕事件持續(xù)約6萬年，火索火山導(dǎo)致81%的規(guī)模海洋生物物種和約89%的陸地生物物種先后滅絕。那么，疊紀(jì)的導(dǎo)二疊紀(jì)末生物大滅絕的末生滅絕導(dǎo)火索是什么？
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡稱南京古生物所）和南京大學(xué)等多家單位合作開展研究發(fā)現(xiàn)，西伯利亞大規(guī)模基性火山噴發(fā)并非二疊紀(jì)末生物大滅絕的火索火山唯一推手，特提斯洋中和泛大陸周邊的規(guī)模大陸巖漿弧酸性火山噴發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境災(zāi)難遠(yuǎn)超以往的認(rèn)識(shí)，可能是疊紀(jì)的導(dǎo)這次最大的生物滅絕事件的主要兇手之一。相關(guān)研究成果11月17日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。末生滅絕
華南與西伯利亞的火索火山記錄不一致
在解釋二疊紀(jì)末生物大滅絕的原因時(shí)，此前的研究大多將其歸咎于二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交西伯利亞大火成巖省的基性火山噴發(fā)，因其規(guī)模最大，導(dǎo)致大量溫室氣體釋放和快速升溫、海水酸化和缺氧，而特提斯洋和其他地區(qū)的酸性火山作用通常被低估甚至忽略。
“盡管被認(rèn)為是沈陽外圍（沈陽外圍女）微信181-8279-1445一二線城市外圍預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源二疊紀(jì)末生物大滅絕推手，但西伯利亞大火成巖省所在區(qū)域卻很少有化石記錄的滅絕模式，也沒有可以與全球?qū)Ρ鹊某练e地球化學(xué)證據(jù)記錄這次生物大滅絕?！闭撐牡谝蛔髡?、南京古生物所研究員張華告訴《中國科學(xué)報(bào)》，一些最新的古生物資料表明，西伯利亞地區(qū)二疊紀(jì)末生物大滅絕造成的生物多樣性損失并沒有華南地區(qū)嚴(yán)重。
張華指出，西伯利亞大火成巖省開始于二疊紀(jì)末生物大滅絕事件之前約30萬年，并一直持續(xù)到生物滅絕事件之后約50萬年，西伯利亞大火成巖省有1/3的噴出巖和主體巖漿巖侵入時(shí)間均在華南的二疊紀(jì)生物大滅絕之后?！盁o論是大滅絕發(fā)生的時(shí)間和火山作用持續(xù)的時(shí)間，華南與西伯利亞的記錄都存在不一致的現(xiàn)象。”
近年來的研究顯示，二疊紀(jì)末生物大滅絕的模式和精確時(shí)間大都來自于華南的地質(zhì)記錄，尤其是浙江長興煤山剖面的研究表明，這次生物大滅絕發(fā)生在兩層火山灰之間，因此，大規(guī)模火山噴發(fā)自然而然成為二疊紀(jì)末生物大滅絕原因的最流行的解釋。
張華介紹，我國現(xiàn)在的西南地區(qū)在2.52億年以前曾經(jīng)處于熱帶雨林地區(qū)，形成大規(guī)模森林和煤層，海陸相生物均非常繁盛，但在2.52億年前的二疊紀(jì)末遭到重創(chuàng)，導(dǎo)致熱帶雨林消失、成煤作用停止、土壤系統(tǒng)崩潰，氣候快速干旱化等環(huán)境災(zāi)變。我國四川、云南、貴州等地的陸相二疊系—三疊系界線剖面記錄了這一災(zāi)難事件的全過程。
大滅絕的一個(gè)重要誘因
自2010年開始，中國科學(xué)院院士沈樹忠?guī)ьI(lǐng)的晚古生代團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外團(tuán)隊(duì)開展合作研究，在云貴川地區(qū)的陸相二疊系—三疊系剖面生物大滅絕層位發(fā)現(xiàn)，銅超千倍的異常富集，并同時(shí)伴隨有汞元素的異常、大規(guī)模炭屑沉積，銅同位素和汞同位素的異常波動(dòng)等。
科研團(tuán)隊(duì)通過大滅絕層位富銅巖石的礦物學(xué)和地球化學(xué)研究表明，這些高濃度的銅來自于華南板塊周邊特提斯洋中大陸巖漿弧酸性火山噴出的氣溶膠中富硫化物液滴的直接沉積，從而提供了華南周邊地區(qū)大陸巖漿弧的酸性火山噴發(fā)與二疊紀(jì)末陸地生態(tài)系統(tǒng)崩潰的時(shí)空耦合關(guān)系。
根據(jù)地層中銅元素等的豐度和分布范圍，科研團(tuán)隊(duì)推算出華南周緣的酸性火山活動(dòng)最少釋放超過19億噸的銅和幾十億噸的二氧化硫，這種噴發(fā)通量是現(xiàn)代火山活動(dòng)二氧化硫年通量的10～200倍。
火山富銅礦物和陸地植被燃燒產(chǎn)物炭屑的同時(shí)富集保存，反映大規(guī)模的火山噴發(fā)導(dǎo)致了陸地森林大火盛行，摧毀了陸地植被系統(tǒng)；火山釋放的大量富硫氣溶膠穿透對流層后滯留于平流層可能導(dǎo)致全球百—千年尺度的“火山冬天”?！斑@種快速降溫與隨后的快速升溫可能比火山作用導(dǎo)致的長期逐漸升溫對生物的影響更致命?！睆埲A說。
結(jié)合我國東部地區(qū)、昆侖山脈、金沙江流域、澳大利亞東部、南美洲西部等地區(qū)二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交廣泛存在的大規(guī)模二疊紀(jì)—三疊紀(jì)之交酸性火山噴發(fā)記錄，科研團(tuán)隊(duì)得出結(jié)論，華南周緣大規(guī)模酸性火山噴發(fā)亦是二疊紀(jì)末生物大滅絕的一個(gè)重要誘因。
相關(guān)報(bào)道：研究發(fā)現(xiàn)華南周緣大規(guī)模酸性火山噴發(fā)也是二疊紀(jì)末生物大滅絕的重要誘因
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所：二疊紀(jì)末生物大滅絕是近5億多年以來地質(zhì)歷史中發(fā)生的最嚴(yán)重的生物滅絕事件，導(dǎo)致約81%的海洋生物物種和89%的陸地生物物種在很短的時(shí)間內(nèi)滅絕。由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和南京大學(xué)等國內(nèi)外多家單位的學(xué)者組成的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)華南周緣大規(guī)模酸性火山噴發(fā)也是二疊紀(jì)末生物大滅絕的一個(gè)重要誘因，而曾經(jīng)所認(rèn)為的西伯利亞大規(guī)?；曰鹕絿姲l(fā)也并非二疊紀(jì)末生物大滅絕的唯一推手。相關(guān)研究成果于11月17日在線發(fā)表于國際知名刊物《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)。
二疊紀(jì)末生物大滅絕及其與火山活動(dòng)之間的時(shí)間聯(lián)系及生物滅絕模式大都來自于華南的地質(zhì)記錄，然而，被認(rèn)為是二疊紀(jì)末生物大滅絕推手的西伯利亞大火成巖省所在區(qū)域很少有化石記錄的滅絕模式，也沒有可以與全球?qū)Ρ鹊某练e地球化學(xué)證據(jù)記錄這次生物大滅絕，最新的少量古生物資料表明：西伯利亞地區(qū)二疊紀(jì)末生物大滅絕造成的生物多樣性損失并沒有華南地區(qū)嚴(yán)重。此外，西伯利亞大火成巖省開始于二疊紀(jì)末生物大滅絕事件之前約30萬年，并一直持續(xù)到生物滅絕事件之后的約50萬年，但二疊紀(jì)末生物大滅絕事件發(fā)生在6萬年甚至更短的時(shí)間內(nèi)。因此，無論是大滅絕發(fā)生的時(shí)間和火山作用持續(xù)的時(shí)間，華南與西伯利亞的記錄都存在不一致的現(xiàn)象。
華南地區(qū)保存有二疊紀(jì)-三疊紀(jì)過渡時(shí)期最完整的海相和陸相沉積記錄，完整地記錄了這次生物大滅絕事件過程中海洋和陸地生物的快速滅絕，并留存了可以進(jìn)行海洋和陸地環(huán)境變化全球?qū)Ρ鹊母黝惖厍蚧瘜W(xué)證據(jù)。通過對康滇古陸的陸相和海陸過渡相二疊系-三疊系剖面的研究表明，上二疊統(tǒng)宣威組中含有非常豐富的煤炭資源和高度分異、具有熱帶雨林特點(diǎn)的大羽羊齒植物群；從二疊系-三疊系過渡層卡以頭組之底開始，大羽羊齒植物群快速減少，“中生代型”的植物類群開始出現(xiàn)；至下三疊統(tǒng)東川組底部植物化石基本消失。與此同時(shí)，還表現(xiàn)出成煤作用停止、土壤系統(tǒng)崩潰、氣候快速干旱化。因此，華南地區(qū)是在陸地上更全面認(rèn)識(shí)二疊紀(jì)末生物大滅絕事件及其誘因的理想?yún)^(qū)域。
研究團(tuán)隊(duì)在我國西南部云南和四川等地4個(gè)經(jīng)典的陸相二疊系-三疊系剖面生物大滅絕層位發(fā)現(xiàn)銅的異常富集。經(jīng)檢測，銅元素含量在上二疊統(tǒng)宣威組中的背景含量通常低于500ppm，但到二疊系-三疊系過渡層中卻有著高達(dá)40000ppm的富集，在地層中多以次生孔雀石和輝銅礦形式保存，并多與野火事件形成的炭屑顆粒相伴生。
研究團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新性地將銅同位素應(yīng)用到生物大滅絕事件的研究之中，發(fā)現(xiàn)銅同位素在華南陸相剖面二疊紀(jì)滅絕之前的沉積物中基本處于零值附近，反映其主要來源與火山物質(zhì)風(fēng)化的產(chǎn)物；但在二疊紀(jì)末生物滅絕事件期間，在多個(gè)陸相剖面都發(fā)生突然的負(fù)偏，不同剖面銅同位素的負(fù)偏幅度與銅元素富集程度相關(guān)；而在滅絕事件之后則發(fā)生明顯的正漂移，反映了二疊紀(jì)生物大滅絕期間大量外源物質(zhì)的輸入。
汞元素及其同位素被認(rèn)為是指示全球火山作用的化學(xué)代用指標(biāo)，在二疊紀(jì)末生物大滅絕的研究中已被廣泛應(yīng)用。本研究中，在華南四個(gè)陸相剖面二疊紀(jì)末大滅絕期銅富集層位同樣也發(fā)現(xiàn)汞元素高達(dá)近百倍的富集，并且不受控于有機(jī)碳的富集程度。同時(shí)，汞同位素質(zhì)量分餾和非質(zhì)量分餾在二疊紀(jì)末大滅絕事件發(fā)生期間也發(fā)生了明顯的變化。
富銅沉積層中熔體包裹體具有極高濃度的銅元素和硫元素，并且保持穩(wěn)定的比例關(guān)系，且鐵含量較低，指示二疊紀(jì)末大滅絕層位高濃度銅元素極有可能來自于火山噴發(fā)產(chǎn)生的蒸汽或氣溶膠中硫化物液滴的直接沉積。這些硫化物液滴與宿主火山物質(zhì)的礦物學(xué)和化學(xué)成分一致，強(qiáng)烈表明它們來自酸性火山活動(dòng)。諸多已報(bào)道的二疊紀(jì)-三疊紀(jì)過渡期內(nèi)酸性火山物質(zhì)和汞異常，主要分布在特提斯洋和岡瓦納南部古太平洋邊緣周圍，表明噴發(fā)中心在華南地塊南部或/和西南方向，而不是西伯利亞。
根據(jù)地層中銅元素等的豐度和分布范圍，研究人員推測華南周緣的火山活動(dòng)最少釋放超過19億噸的銅和幾十億噸的二氧化硫，這種爆發(fā)通量是現(xiàn)代火山活動(dòng)二氧化硫年通量的10-200倍。酸性火山噴發(fā)釋放的大量富硫氣溶膠穿透對流層后滯留于平流層導(dǎo)致全球千年尺度的“火山冬天”，這種快速降溫與隨后的快速升溫可能比火山作用導(dǎo)致的長期逐漸升溫對生物的影響更致命。故此，華南周緣大規(guī)模酸性火山噴發(fā)亦是二疊紀(jì)末生物大滅絕的一個(gè)重要誘因。
以往二疊紀(jì)末生物大滅絕的研究多集中在海洋沉積記錄上，而陸相二疊紀(jì)末生物大滅絕的研究相對較少。這項(xiàng)研究結(jié)合高精度同位素地質(zhì)年代學(xué)、微量元素和同位素等地球化學(xué)，以及陸地生物滅絕模式和火山物質(zhì)記錄，在陸地上建立了火山活動(dòng)和二疊紀(jì)末生物大滅絕之間的聯(lián)系。盡管這項(xiàng)研究不否定西伯利亞大火成巖省對二疊紀(jì)末生物大滅絕事件的影響，但結(jié)合我國東部地區(qū)、昆侖山脈、金沙江流域、澳大利亞東部、南美洲西部等地區(qū)二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交廣泛存在的大規(guī)模二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交酸性火山噴發(fā)記錄，證明特提斯洋中和泛大陸周邊的大陸巖漿弧酸性火山噴發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境災(zāi)難遠(yuǎn)超以往的認(rèn)識(shí)，可能是2.52億年前這次最大的生物滅絕事件的主要兇手之一。
南京大學(xué)沈樹忠院士為論文通訊作者，南京古生物所張華研究員為論文第一作者。此項(xiàng)研究得到中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、科技部以及國家自然科學(xué)基金委的資助。
文章信息：Zhang, H., Zhang, F.F., Chen, J.B., Erwin, D.H., Syverson, D.D., Ni, P., Rampino, M., Chi, Z., Cai, Y.F., Xiang, L., Li, W.Q., Liu, S.A., Wang, R.C., Wang, X.D., Feng, Z., Li, H.M., Zhang, T., Cai, H.M., Zheng, W., Cui, Y., Zhu, X.K., Hou, Z.Q., Wu, F.Y., Xu, Y.G., Planavsky, N., Shen, S.Z., 2021. Felsic volcanism as a factor driving the end-Permian mass extinction. Science Advances 7, eabh1390. https://science.org/doi/10.1126/sciadv.abh1390.
相關(guān)報(bào)道：中外科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)二疊紀(jì)末生物大滅絕新“兇手”
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)中國新聞網(wǎng)（記者 葛勇 江蘇南京報(bào)道）：11月19日，中新社記者從中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所了解到，經(jīng)國內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)多年合作，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)華南周緣大規(guī)模酸性火山噴發(fā)也是二疊紀(jì)末生物大滅絕的重要誘因及“兇手”。
該研究提出，2.52億年前，特提斯洋中和泛大陸周邊的大陸巖漿弧酸性火山噴發(fā)所導(dǎo)致的環(huán)境災(zāi)難遠(yuǎn)超以往的認(rèn)識(shí)。參與本次研究的科研人員張華認(rèn)為，以往的研究在解釋這次滅絕的原因時(shí)都?xì)w咎于西伯利亞大火成巖省的基性火山噴發(fā)，導(dǎo)致大量溫室氣體釋放和快速升溫、海水酸化和缺氧，而特提斯洋和其他地區(qū)的酸性火山作用通常被低估甚至忽略。
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員張華：特提斯洋中和泛大陸周緣的這種大陸(巖漿)弧中酸性火山噴發(fā)，對二疊紀(jì)末生物大滅絕產(chǎn)生了重大的影響，(但是)不否定西伯利亞大火成巖省(火山噴發(fā))，對二疊紀(jì)末生物大滅絕的貢獻(xiàn)。
由南京大學(xué)沈樹忠院士和南京地質(zhì)古生物研究所張華研究員領(lǐng)銜的晚古生代團(tuán)隊(duì)與國內(nèi)外合作者通過多年的研究證明，火山富銅礦物和陸地植被燃燒產(chǎn)物炭屑的同時(shí)富集保存，反映大規(guī)模的火山噴發(fā)導(dǎo)致了陸地森林大火盛行，摧毀了陸地植被系統(tǒng)；火山釋放的大量富硫氣溶膠穿透對流層后滯留于平流層可能導(dǎo)致全球百-千年尺度的“火山冬天”，這種快速降溫與隨后的快速升溫可能比火山作用導(dǎo)致的長期逐漸升溫對生物的影響更致命。
中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員張華：這些火山噴發(fā)產(chǎn)生大量二氧化硫以及硫化物，這種硫化物如果是以氣溶膠的形式存在，它會(huì)穿透地球的對流層到達(dá)平流層，到達(dá)平流層之后，它會(huì)比較穩(wěn)定地保留在平流層當(dāng)中持續(xù)一段時(shí)間，陽光很難照射到地球上，造成了“火山冬天”的效應(yīng)。能導(dǎo)致短期內(nèi)降溫4攝氏度，這種快速降溫、快速升溫，可能比我們之前認(rèn)為的火山噴發(fā)帶來的“溫室效應(yīng)”，要對地球生命的影響更為嚴(yán)重。
該研究由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所和南京大學(xué)等多家單位聯(lián)合完成，在線發(fā)表于國際知名刊物《科學(xué)進(jìn)展》。 |
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