顯生宙第五次生物大滅絕，即白堊紀(jì)末期（約6600萬年前）大滅絕從根本上重塑了地球的生態(tài)系統(tǒng)，結(jié)束了超過1.5億年的恐龍時(shí)代，并為哺乳動(dòng)物的崛起鋪平了道路。目前，該大滅絕的原因仍處于爭(zhēng)論當(dāng)中。其中，印度徳干玄武巖噴發(fā)和小行星撞擊是兩個(gè)主流觀點(diǎn)。德干玄武巖噴發(fā)的時(shí)間及其對(duì)全球環(huán)境的影響是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
在大滅絕發(fā)生前約15–30萬年，徳干大火成巖省以侵入和噴發(fā)的方式排放了大量CO2等溫室氣體，可能導(dǎo)致了全球升溫2–5°C，學(xué)界稱之為馬斯特里赫特期末期變暖事件（Latest Maastrichtian warming event；LMWE）。闡明該變暖事件的機(jī)制和過程可為了解白堊紀(jì)末大滅絕的起因提供重要證據(jù)，并為了解碳循環(huán)與溫室地球的耦合關(guān)系提供新見解。
然而，目前對(duì)該事件的了解十分有限，特別是與徳干火山首次噴發(fā)相關(guān)的記錄能否在陸相沉積中發(fā)現(xiàn)，以及馬斯特里赫特期末期變暖事件如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)這兩個(gè)問題目前缺少關(guān)鍵證據(jù)。
近日，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員李莎、研究員王博、研究員張海春、研究員王啟飛與天津大學(xué)教授陳玖斌、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）教授萬曉樵等合作，利用山東省跨越白堊系/古近系（K/Pg）界線的兩口鉆井的巖心資料，基于高精度的生物地層學(xué)、古生態(tài)學(xué)和地球化學(xué)方法，研究了德干火山首次噴發(fā)在東亞的記錄以及湖泊環(huán)境和生物群對(duì)此事件的響應(yīng)。研究結(jié)果為馬斯特里赫特期末期變暖事件與德干火山首次噴發(fā)的耦合關(guān)系提供了有力證據(jù)，并表明該變暖事件對(duì)湖泊環(huán)境和生物群造成了明顯影響。相關(guān)研究成果于近日在線發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》（Geology）上。
該研究的兩口鉆井巖心分別代表了兩種不同的沉積環(huán)境，即膠萊盆地的碎屑巖沉積和平邑盆地的碳酸鹽巖沉積。由于火山噴發(fā)釋放大量的汞會(huì)記錄在地層中，因此汞記錄被廣泛用作火山活動(dòng)的示蹤劑。兩個(gè)鉆孔的樣品在在白堊系/古近系界限之前的馬斯特里赫特期末期變暖事件期間均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的汞富集。膠萊盆地的汞峰值區(qū)域內(nèi)汞同位素Δ199Hg在零附近，代表來自地球深處、直接的火山排放作用來源；而平邑盆地的汞峰值區(qū)域內(nèi)汞同位素Δ199Hg明顯正偏，推測(cè)與Hg2+光還原作用相關(guān)。
為了探明德干火山活動(dòng)對(duì)湖泊環(huán)境和生物群的影響，研究團(tuán)隊(duì)開展了碳同位素和古生物學(xué)研究。膠萊盆地有機(jī)碳同位素和平邑盆地?zé)o機(jī)碳同位素同時(shí)發(fā)生強(qiáng)烈負(fù)偏，表明徳干大火成巖省的主要脈沖對(duì)汞和全球碳循環(huán)有巨大影響。兩個(gè)湖泊生物群對(duì)變暖事件有明顯響應(yīng)，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，浮游有孔蟲屬種則發(fā)生部分滅絕、侏儒化、災(zāi)難物種盛行的現(xiàn)象，說明馬斯特里赫特期末期變暖事件以不同機(jī)制同時(shí)影響了海洋和陸地的生態(tài)系統(tǒng)。
研究表明，德干火山活動(dòng)使地球處于相對(duì)溫暖的氣候條件，而變暖可能使全球生物地球化學(xué)循環(huán)更接近于溫室環(huán)境失控的臨界點(diǎn)，這可能是白堊紀(jì)末期大滅絕發(fā)生的背景條件。該研究為了解火山碳排放與溫室地球之間的關(guān)系提供了新證據(jù)，并為理解當(dāng)今全球變暖對(duì)湖泊環(huán)境和生物群的影響提供了參考。
汞示蹤徳干大火成巖省的全球記錄
 膠萊盆地徳干大火成巖省在陸相地層中的層位標(biāo)定：（A）δ13Corg；（B） TOC；（C）Hg；（D）Hg/TOC；（E）Hg/Al；（F）Δ199Hg。水平橙色矩形代表汞峰值區(qū)間，橙色虛線代表根據(jù)輪藻生物帶和介形類化石標(biāo)定的K/Pg界線；灰色圓點(diǎn)和黃色/橙色條帶分別代表發(fā)現(xiàn)輪藻和介形類的化石層位、以及它們的延限分布
平邑盆地徳干大火成巖省在陸相地層中的層位標(biāo)定：（A）δ13Ccarb；（B） δ18Ocarb ；（C）Hg；（D）Hg/Al；和（E）Δ199Hg。水平橙色矩形代表汞峰值區(qū)間，橙色虛線代表根據(jù)輪藻生物帶標(biāo)定的KPg界線；灰色圓點(diǎn)和黃色/橙色條帶分別代表發(fā)現(xiàn)輪藻和介形類的化石層位、以及它們的延限分布
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