火山活动可能为白垩纪末生物大灭绝背景条件

在大灭绝发生前约15万到30万年，德干大火成岩省以侵入和喷发的方式排放了大量温室气体，可能导致全球升温2℃到5℃，学界称之为马斯特里赫特期末期变暖事件。然而目前学界对该事件了解非常有限，特别是与德干火山首次喷发相关的记录能否在陆相沉积中发现？马斯特里赫特期末期变暖事件如何影响陆地生态系统？这两个问题一直缺少关键证据。

近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员李莎、研究员王博、研究员张海春、研究员王启飞与天津大学教授陈玖斌、中国地质大学（北京）教授万晓樵等合作，利用山东省跨越白垩系/古近系界线的两口钻井的岩心资料，基于高精度的生物地层学、古生态学和地球化学方法，详细研究了德干火山首次喷发在东亚的记录以及湖泊环境和生物群对此事件的响应。研究结果为马斯特里赫特期末期变暖事件与德干火山首次喷发的耦合关系提供了强有力的证据，并表明该变暖事件对湖泊环境和生物群也造成了明显的影响。相关研究成果7月18日在线发表于国际地学知名期刊《地质学》。

由于火山喷发释放大量的汞会记录在地层中，因此汞记录被广泛用作火山活动的示踪剂。此次研究的两个钻孔样品在白垩系/古近系界限之前的马斯特里赫特期末期变暖事件期间都表现出强烈的汞富集，这表明了直接的火山排放作用。

为了探明德干火山活动对湖泊环境和生物群的影响，研究团队还进行了碳同位素和古生物学研究。胶莱盆地有机碳同位素和平邑盆地无机碳同位素同时发生强烈负偏，表明德干大火成岩省的主要脉冲对汞和全球碳循环有巨大影响。两个湖泊生物群也对变暖事件有明显的响应，胶莱盆地和平邑盆地的轮藻、介形类成种作用明显，生物多样性升高。而在海洋中，浮游有孔虫属种却发生部分灭绝、侏儒化、灾难物种盛行的现象，说明马斯特里赫特期末期变暖事件以不同的机制同时影响了海洋和陆地的生态系统。

研究结果表明，德干火山活动使地球处于相对温暖的气候条件，而这种变暖可能使全球生物地球化学循环更接近于温室环境失控的临界点。这可能是白垩纪末期大灭绝发生的背景条件。“研究结果为我们了解火山碳排放与温室地球之间的关系提供了新的证据，也为理解当今全球变暖对湖泊环境和生物群的影响提供了参考。”李莎说。