提到超级火山爆发，大家想到的往往是巨量温室气体释放带来全球变暖和生态灾难。不过，北京大学地球与空间科学学院沈佳恒研究员及其合作者却发现，2.6亿年前峨眉山大火成岩省喷发期间，大气二氧化碳（CO2）浓度非但没有升高，反而降低至原来水平的一半。相关论文近日发表于《自然·通讯》。
“大火成岩省”指的是一个巨大的、被岩浆岩覆盖的区域，曾在极短地质时间内（通常几百万年）喷发出超过10万立方公里的岩浆，其环境影响远超现代任何火山。位于我国的峨眉山大火成岩省就是国际公认的典型代表。
在传统地球科学认知中，大火成岩省喷发会释放巨量CO2，进而引发全球变暖与生物灭绝。沈佳恒与合作者利用远古叶绿素生物标志化合物植烷单体碳同位素手段，重建了峨眉山大火成岩省形成和喷发时期的高分辨率CO2记录。结果有些出人意料，在2.63亿—2.59亿年前的玄武岩喷发早期至鼎盛阶段，大气CO2浓度从约700ppm（百万分比浓度）持续降至350ppm，降幅达50%，直至火山活动末期转为酸性岩浆喷发，CO2浓度才出现回升。这也是首次观测到大火成岩省剧烈喷发期对应大气CO2浓度持续下降的现象。
这一反常现象的核心原因，在于峨眉山大火成岩省独特的地质演化过程。研究发现，该区域在熔岩剧烈喷发前，经历了长达300万年的地壳穹隆过程：地下巨型地幔柱上涌，将扬子地台区域整体抬升近1000米，形成半径约800公里的巨型穹窿，将原本淹没在海底的巨量石灰岩暴露在海面之上。这些石灰岩被抬升至地表后，经过强烈的剥蚀和化学风化作用，大量消耗大气中的CO2。
地球化学证据还表明，峨眉山玄武岩属于典型的“贫碳”岩浆，岩浆CO2平均含量仅135ppm，远低于典型洋岛玄武岩6500—28000ppm的水平。“先天不足”的岩浆遇上了“强力”的风化，地壳抬升导致的CO2消耗量远远超过了火山喷发带来的排放量，再加上岩浆侵入活动有限等多种因素，共同造就了峨眉山大火成岩省这段独特的CO2记录。
沈佳恒表示，研究表明，大火成岩省对环境的影响并非只有一种固定模式。地球深部过程与地表系统之间的互动远比想象复杂。“这或许解释了为什么有些‘超级火山’导致了生物大灭绝，而有些没有。”沈佳恒说。
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