中國(guó)科大揭示奧陶紀(jì)末生命大滅絕新機(jī)制

　　火山活動(dòng)是全球氣候變化和海洋化學(xué)組成巨變的主要驅(qū)動(dòng)力之一，其中“平流層火山噴發(fā)”（即火山物質(zhì)噴發(fā)至平流層-大約離地表20公里）對(duì)全球氣候有直接的影響。在過去5.4億年的地質(zhì)歷史中，發(fā)生了數(shù)次大規(guī)模的火山噴發(fā)以及5次生命大滅絕事件，但評(píng)估火山活動(dòng)的噴發(fā)強(qiáng)度以及它們對(duì)生命演化的影響一直是極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題。

　　近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)沈延安課題組以高精度硫同位素分析為主要研究手段，發(fā)現(xiàn)在奧陶紀(jì)末生命滅絕事件的過程中硫同位素產(chǎn)生了非質(zhì)量分餾，提出“平流層火山噴發(fā)”是奧陶紀(jì)末生命滅絕事件的驅(qū)動(dòng)機(jī)制這一新觀點(diǎn)。相關(guān)研究成果近日以Large mass-independent sulphur isotope anomalies link stratospheric volcanism to the Late Ordovician mass extinction 為題發(fā)表于綜合學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》(Nature Communications)。論文的第一作者是副研究員胡東平（2017年畢業(yè)于沈延安課題組）。 本+文`內(nèi).容.來.自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.com

　　奧陶紀(jì)末生命滅絕發(fā)生在約4.4億年前，造成了全球海洋中約85%物種的消失，也是地球過去5.4億年來第二大生命滅絕事件。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，奧陶紀(jì)末生命滅絕與當(dāng)時(shí)冰期的開始和結(jié)束有成因上的聯(lián)系，主要基于全球冰川的形成和消融決定了海洋生命系統(tǒng)的空間變化。但越來越多的證據(jù)表明，奧陶紀(jì)末的兩幕式生命滅絕與冰川的形成和消融在時(shí)間上并不完全一致。因此，奧陶紀(jì)末生命滅絕的驅(qū)動(dòng)機(jī)制一直是地球科學(xué)領(lǐng)域未解的重要問題之一。 本@文$內(nèi).容.來.自：中`國(guó)`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

　　針對(duì)這一科學(xué)問題，沈延安課題組開辟了新的研究思路，他們對(duì)華南奧陶紀(jì)末生命滅絕地層中的黃鐵礦進(jìn)行了高精度同位素分析，發(fā)現(xiàn)伴隨著晚奧陶火山的噴發(fā)，硫同位素出現(xiàn)非質(zhì)量分餾，當(dāng)火山活動(dòng)減弱和停滯后，硫同位素又呈現(xiàn)質(zhì)量分餾。奧陶紀(jì)末非質(zhì)量硫同位素記錄的發(fā)現(xiàn)是23億年以來地質(zhì)記錄中的首次報(bào)道（下圖）。因此他們提出奧陶紀(jì)末火山活動(dòng)為“平流層火山噴發(fā)”并觸發(fā)和驅(qū)動(dòng)了當(dāng)時(shí)的生命滅絕事件。

　　該研究認(rèn)為，奧陶紀(jì)末“平流層火山噴發(fā)”將大量二氧化硫、硫化氫和其它火山物質(zhì)輸送至平流層并形成了以硫酸鹽為主的氣溶膠層（下圖）。硫酸鹽氣溶膠層對(duì)全球氣候變化和地球系統(tǒng)的熱量平衡起著至關(guān)重要的作用，因?yàn)槠搅鲗恿蛩猁}氣溶膠反射短波的太陽(yáng)輻射、同時(shí)吸收長(zhǎng)波段的太陽(yáng)輻射，從而導(dǎo)致地球表面溫度下降（即加熱自己，冷卻地球）。在平流層的臭氧層附近，火山噴發(fā)的二氧化硫等含硫氣體經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生硫同位素的非質(zhì)量分餾，并形成硫酸鹽等沉降至地表和海洋中，最后保存于巖石中。經(jīng)過短暫的冷卻之后，“平流層火山噴發(fā)”釋放大量溫室氣體使地表溫度迅速升高并形成酸雨，導(dǎo)致陸地和海洋酸化以及海洋缺氧。因此，他們提出“平流層火山噴發(fā)”觸發(fā)和驅(qū)動(dòng)的一系列全球氣候劇烈變化和海洋缺氧等環(huán)境惡化，直接導(dǎo)致了奧陶紀(jì)末生命大滅絕。

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　　沈延安介紹說，該項(xiàng)研究對(duì)現(xiàn)代全球氣候變化有重要的啟示作用。衛(wèi)星觀察數(shù)據(jù)表明，近50年來平流層的硫酸鹽濃度不斷升高，一種觀點(diǎn)認(rèn)為是人類活動(dòng)排放含硫氣體造成的，也有研究認(rèn)為是現(xiàn)代火山不斷噴發(fā)導(dǎo)致的。很顯然，高精度的硫同位素分析能夠?yàn)樘接戇@一重要科學(xué)問題提供有力的手段。 本`文@內(nèi)-容-來-自；中^國(guó)_碳0排0放^交-易=網(wǎng) ta n pa i fa ng . co m

　　該項(xiàng)研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目等資助。 本`文內(nèi).容.來.自：中`國(guó)`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

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