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火山爆發催生大滅絕?

時間:2013-12-24  來源:人民網  作者:張冬冬

  在20多年的嘗試后,研究人員宣稱,史上最大物種滅絕的罪魁禍首是西伯利亞的大規模火山爆發,這一場物種大滅絕摧毀了地球上90%的海洋物種。研究人員在近日的美國地球物理聯合會秋季會議上發布報告,表示其關鍵證據來自于地質年代學家將最新技術應用于火山噴發的玄武巖,以及圍繞約2.52億年前滅絕的生物化石的巖石。

  “我對這個非常明確的年代測定證據感到很興奮。”美國紐約拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的古生物學家Paul Olsen說,“這表示西伯利亞火山噴發導致了大滅絕。”現在的問題是火山活動引起物種滅絕的多種可能方式中的哪一種起到了實際作用。

  在20多年前,由于西伯利亞暗色巖的年代和巨大形狀,研究人員將目光投向了它,這是一種大型的火山景觀。在地球歷史上一次最大的火山爆發中,噴發的巖漿流到歐洲西部,平鋪在西伯利亞地區數百萬立方公里的玄武巖上。地質年代學家通過小鋯石晶體中緩慢卻穩定的鈾-238和鉛-206放射性衰變測量時間,發現這次火山噴發持續了約200萬年,發生的時間大概是大滅絕時期——二疊紀—三疊紀(P-T)邊界期間,即二疊紀結束和三疊紀開始時。但是沒有方法可以確定火山噴發是否在大滅絕之前發生并引起了大滅絕。

  在過去10年里,地質年代學家繼續改善其測量技術。他們開發了一種方式侵蝕溢出一些鈾和鉛的鋯石晶體的一部分,重置其放射時鐘。他們還改進了校準同位素測量的方法,并使用相同的技術在一個實驗室中對火山爆發和物種滅絕時期的巖石進行年代確認。

  麻省理工學院(MIT)的地質年代學家Seth Burgess和Samuel Bowring將這些改進應用于暗色巖以及中國眉山的含有P-T邊界的巖石上。結果是,“我們可以說,是的,巖漿流動發生在大滅絕之前。”Burgess如是說。研究團隊認為火山最初爆發的時間是2.5282億年前,不確定的范圍浮動約為3.1萬到11萬年。這證明火山爆發和滅絕事件以適當的先后順序發生,且年代接近程度足以存在因果關系。

  現在,研究人員可以專注于分析火山爆發導致大滅絕的可能機制了。在此次會議上,中國科學院南京地質古生物研究所古生物學家沈樹忠稱,有一種假設應該不成立:火山噴發中的二氧化碳所引起的氣候驟然變暖。沈樹忠在報告中表示,對大滅絕時期沉積物中熱敏氧同位素的分析顯示存在8℃到10℃的氣候變暖情況。但是,中國南方廣西省的巖石卻表明,這種變暖是在大滅絕之后不久發生的,于是排除了氣候在引起大滅絕中的作用。

  沈樹忠表示,特別詳細的中國南方化石記錄表明,大滅絕持續的時間“很短,只有幾千年”,這種速度能夠支持其他可能的機制,包括火山噴發過程中二氧化硫的排放導致的酸雨。MIT的大氣建模科學家Benjamin Black和同事報告稱,15億噸的二氧化硫注入到二疊紀氣候的計算機模型中,會將北半球的降雨酸化至pH2,大約是檸檬汁的酸度。他表示,這對于暴露的植物和每種依賴于雨水的動物都是災難性的。

  火山噴發也許會引發毒性煤火災。加拿大卡爾加里大學地質調查所的地質學家Stephen Grasby和同事發現,在P-T邊界時期之前沉積于加拿大北極地區的頁巖中存在微小的碳質顆粒。這些顆粒與燃煤電廠產生的粉煤灰有著驚人的相似之處。Grasby和同事認為,其結果一定是巨大的地下燃煤式金屬灰進入平流層,從而使有毒的碎片撒落在北半球。實際上,Grasby和同事發現,含有金屬灰的每層巖石中汞含量都極高,遠高于P-T邊界時期巖石中的汞豐度。

  既然地質年代學家已經改善了其工具,他們就希望在其他大滅絕事件中測試其對火山活動起作用的猜測。2.01億年前大西洋形成時的巨大火山爆發與恐龍大滅絕的時間有重疊,不過其發生順序尚不確定。其他幾個可能的事件也在等待檢測。

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