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白堊紀(jì)末期（約6600萬(wàn)年前）發(fā)生的第五次生物大滅絕，結(jié)束了地球上超過(guò)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，關(guān)于這場(chǎng)大滅絕的原因仍處于激烈爭(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，也是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

為此，中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所（以下簡(jiǎn)稱南京古生物所）聯(lián)合天津大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）等單位的研究團(tuán)隊(duì)，詳細(xì)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)此滅絕事件的響應(yīng)。相關(guān)研究成果7月18日在線發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》（Geology）。

論文通訊作者、南京古生物研究員王博介紹，在大滅絕發(fā)生前約15 30萬(wàn)年，徳干大火成巖省以侵入和噴發(fā)的方式排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，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。

“闡明該變暖事件的機(jī)制和過(guò)程可為了解白堊紀(jì)末大滅絕的起因提供重要證據(jù)，同時(shí)也為我們了解碳循環(huán)與溫室地球的耦合關(guān)系提供新的見(jiàn)解?！蓖醪┲赋?，“目前，我們對(duì)該事件了解非常有限。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(wèn)題一直缺少關(guān)鍵證據(jù)?！?/p>

科研團(tuán)隊(duì)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，圍繞大滅絕事件展開(kāi)研究，相關(guān)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)系提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，并表明該變暖事件對(duì)湖泊環(huán)境和生物群也造成了明顯的影響。

論文第一作者、南京古生物所副研究員李莎介紹，此次研究的兩口鉆井巖心分別代表了兩種不同的沉積環(huán)境——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。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，兩個(gè)鉆孔的樣品都表現(xiàn)出強(qiáng)烈的汞富集。

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)還進(jìn)行了碳同位素和古生物學(xué)研究，并發(fā)現(xiàn)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，這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。

研究還發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)湖泊生物群對(duì)變暖事件有明顯的響應(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，這說(shuō)明馬斯特里赫特期末期變暖事件以不同的機(jī)制同時(shí)影響了海洋和陸地的生態(tài)系統(tǒng)。

“我們的結(jié)果表明，德干火山活動(dòng)使地球處于相對(duì)溫暖的氣候條件，而這種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。”李莎說(shuō)，“研究結(jié)果為我們了解火山碳排放與溫室地球之間的關(guān)系提供了新的證據(jù)，也為理解當(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。”

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1130/G50016.1

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