中國科學技術大學沈延安課題組以高精度鎳 (Ni) 同位素分析為主要手段對加拿大北極地區(qū)的晚二疊 - 早三疊地層進行了系統(tǒng)研究，提出西伯利亞大火成巖省噴發(fā)產生的含鎳氣溶膠是二疊紀末生命大滅絕的重要因素這一新觀點。相關研究成果近日發(fā)表于學術期刊《自然 - 通訊》(Nature Communications)。
最近的精確年齡測試表明，西伯利亞大火成巖省在二疊紀末生命大滅絕事件的 30 萬年之前就已經開始噴發(fā)，因此大火成巖省的噴發(fā)和生命滅絕的成因聯系成為地球生物學領域未解的重要科學問題。
中國科大研究認為，西伯利亞大火成巖省的噴發(fā)形成了大量含 Ni 的氣溶膠，它們經過全球大氣環(huán)流的傳輸沉降至海洋和陸地。Sverdrup 盆地的 Ni 同位素組成清晰地記錄了從火山噴發(fā)、大氣傳輸到海洋化學組成變化這一系統(tǒng)過程 (下圖)。Ni 是海洋生物的重要營養(yǎng)元素之一，因此含 Ni 氣溶膠的大量沉降提高了海洋的初級生產力，同時大量消耗了海水中的氧氣，其造成的環(huán)境惡果是海洋的缺氧和酸化。大量含 Ni 氣溶膠的沉降也造成了陸地生物生長環(huán)境的惡化，因為過量的 Ni 不利于植物的光合和呼吸作用、限制植物的生長及其多樣性，最后導致植物的死亡。該研究不僅證明了 Ni 在改變海洋和陸地環(huán)境方面的重要作用，而且為西伯利亞大火成巖省噴發(fā)和全球環(huán)境變化之間的成因聯系搭建了橋梁。
沈延安介紹稱，在過去 5.4 億年以來地球上共發(fā)生了五次生命大滅絕事件，該項研究是首次應用 Ni 同位素解析生命滅絕過程中的劇烈環(huán)境變化。
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