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二疊紀海洋生物大滅絕與火山作用引起的缺氧有關

二疊紀


二疊紀海洋生物大滅絕與火山作用引起的缺氧有關


中國上揚子區中-晚二疊世古環境演化三階段模式示意圖 。鳴謝:王等2024
據美國物理學家組織網（漢娜·伯德）：大滅絕是地球生物多樣性在全球范圍內的快速減少，在地球歷史上有五個關鍵事件被確認，其中最著名的可以說是發生在大約6600萬年前的白堊紀，白堊紀終結了恐龍的統治 。然而，最大的物種滅絕是由于二疊紀，在此期間，估計超過95%的地球上的所有生命被根除 。
這場毀滅性事件的原因仍然存在爭議 ， 支持者認為是一次大規模的小行星撞擊導致塵埃進入大氣層 ， 阻擋了陽光 ， 產生了酸雨，或者是大規模的火山活動向大氣中釋放了大量的二氧化碳，使海洋對海洋生物有毒 。
發表在《化學地質學》上的新研究進一步支持了后一種理論 。南京大學的王禹及其同事對取自中國長江上游地區高智采石場的沉積物樣品進行了地球化學實驗 。在樣本中，科學家們發現了一種重要的汞異常，它存在于有機物中，與碳同位素的峰值相關聯 。
這種負碳13同位素偏移被解釋為是由大量碳釋放到大氣中引起的，可能是由于火山爆發 ， 這些事件也是自然界中汞的主要來源 。事實上，這一旅行的時間與四川峨眉山圈閉的已知火山活動相吻合，峨眉山圈閉是一個巨大面積(> 250，000 km2)的溢流玄武巖 ， 形成了一個大火成巖省 。
沉積物樣本中的鉬、鈾和釩等微量元素易受還原和氧化條件的影響 ， 三個明顯的峰值表明海洋溶解氧耗盡時的缺氧條件 。除此之外，陸地來源的有機碳證明了卡皮塔尼期(約2.64億至2.59億年前)全球海平面的顯著下降，而元素鎘和鉬的較低比率表明了寒冷、營養豐富的水域的減弱或季節性涌升 。
地球化學數據和燧石、泥巖和石灰巖樣品中石灰質藻類和竹蜓類有孔蟲的減少表明海洋缺氧和更明顯的水柱分層 。在這種條件下 ， 很可能會形成氧氣最少的區域，持續的缺氧環境會抑制生物的生存 。

二疊紀海洋生物大滅絕與火山作用引起的缺氧有關


在中國高智采石場進行實地研究，使用巖相顯微鏡觀察沉積物樣品的薄片 ， 以識別放射蟲、有孔蟲和藻類等微觀海洋生物 。鳴謝:王等2024
研究小組提出了一個三步火山-氣候-海洋模型 ， 以解釋在卡皮塔尼期大規?；鹕交顒尤绾螌е潞Ｑ笾械纳镂C，最終導致二疊紀末的大滅絕 。在第一階段，研究地點是與古特提斯洋相連的碳酸鹽臺地的一部分，位于古超大陸岡瓦納大陸的北緣 。這種富氧的淺海環境經歷了劇烈的海洋環流，營養豐富的海水上升流，是海洋生物繁榮的理想環境 ， 在長江上游有藻類、腕足動物和珊瑚的證據 。
在第二階段，火山作用開始于早期的卡皮塔尼期 ， 大量溫室氣體的釋放導致氣候變暖3°C-5°C 。這與區域沉降導致的海平面上升相吻合，從而加劇了水柱的分層和海洋缺氧，因為變暖的海洋降低了溶解氧的濃度 。雖然營養物質被火山活動帶到了表面 ， 但海洋表面的初級生產力消耗了大部分用于呼吸和有機物分解的氧氣，在下面產生了氧氣耗盡的最小區域 。
第三階段的特點是火山活動減弱，海洋條件恢復較淺，有機物質從陸地轉移到海洋，海洋環流活躍，再次帶來有毒條件 。這使得海洋生物能夠從惡劣的缺氧環境中恢復過來 ， 進化成新的生態位 。
科學家們可以說，我們現在正處于第六次大滅絕之中，繼續探索火山活動在我們海洋領域的另一場危機中可能發揮的作用至關重要 。