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大陆风化是二叠纪末生命大灭绝重要环境因素

2018-04-09 15:04:09    来源: 中国国土资源报    作者:新华

距今约2.52亿年的二叠纪与三叠纪之交,曾发生地球生命大灭绝事件,导致超过80%的海洋生物和70%的陆地生物灭绝。中国科学技术大学和美国休斯敦大学科研团队最新研究表明,迅速增强的大陆风化作用导致海水组成变化是此次大灭绝事件的重要环境因素。《美国科学院院报》日前发表了这一研究成果。

长期以来,国际学界对二叠纪与三叠纪之交的生命大灭绝原因一直存在很大争议,学者们曾提出“天体撞击”“大规模火山喷发”“海底可燃冰的快速分解”“海水缺氧”等多种假说和解释,但具体的驱动机制和环境因素尚未形成统一认识。

日前,由中国科学技术大学教授肖益林、沈延安、博士孙贺等人与美国休斯敦大学副研究员高永军组成的科研团队,通过“锂同位素”的研究方式,首次系统测定了全球二叠至三叠界线的“金钉子”剖面——中国浙江煤山剖面的锂同位素组成,并通过动态模型计算,重建了2.52亿年前这一重大地质历史发生时期海水的锂同位素组成及其变化趋势。

“锂是自然界上最轻的金属元素,它有两个稳定同位素,这两个同位素的质量差异是自然界金属元素中最大的,当不同的地质环境条件下,会产生显著的同位素分馏。”肖益林表示,“通过对地质体同位素组成的研究,可以了解当时引起它变化的地质因素。”

研究表明,在灭绝事件发生前夕,海水的锂同位素组成发生了显著的降低,这一特征一直持续到早三叠世初,指示了当时快速增强的全球性的大陆风化作用。同时,海水的锂同位素变化时段与地质历史时期最大规模的火山作用——西伯利亚大火成岩省的喷发时间高度吻合,表明这一时期全球性风化作用的突变很可能源自于西伯利亚火山的大规模爆发。

研究者们认为,巨量的基性溢流玄武岩喷发至地表,火山喷发造成的温室气体浓度急剧升高,以及全球性的酸雨气候等诸多因素,都为全球性陆地风化作用迅速增强提供了必要的条件。迅速增强的大陆风化作用能够将地表巨量的离子和营养盐输送至海洋,从而引发海水的富营养化和海洋酸化,进而导致海水缺氧、透光带降低等危及当时海洋中生命生存的环境系统。当这一效应积累到海洋生命所能承受的阈值后,最终引发海洋生态系统的崩溃,并造成二叠纪末生命在短时间内大量灭绝。

据悉,相关研究成果在线发表在3月26日出版的国际权威综合学术期刊《美国科学院院报》(PNAS)上。该工作得到中国科学院先导项目(B)和国家自然科学基金委项目的共同资助。

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