水星揭示了地球最大的灭绝事件的细节

最近的二叠纪大灭绝(LPME)是迄今为止地球历史上最大的一次灭绝，造成了地球上80-90%的生命死亡，尽管专家们未能找到导致气候剧烈变化的确切证据。

一个国际科学家团队，包括康涅狄格大学地球科学系研究员兼系主任特蕾西·弗兰克和教授克里斯托弗。菲尔丁他们正致力于了解LPME事件的原因以及事件是如何展开的，他们的研究重点是来自西伯利亚火山的汞，这些汞最终进入了澳大利亚和南非的沉积物中。这项研究已经发表在自然通讯．

尽管LPME发生在2.5亿年前，但它与今天发生的主要气候变化有相似之处，弗兰克解释说:

“这与理解未来地球上可能发生的事情有关。气候变化的主要原因与大灭绝前后向大气中大量注入二氧化碳有关，这导致了迅速变暖。”

弗兰克说，在LPME的情况下，人们普遍认为与该事件相关的快速变暖与发生在西伯利亚陷井大火成岩省(STLIP)的巨大熔岩沉积物中的大规模火山活动有关，但仍然缺乏直接证据。

火山在地质记录中留下了有用的线索。随着熔岩的涌出，还释放出大量气体，如二氧化碳和甲烷，以及颗粒物和重金属，它们被发射到大气中，并沉积在全球各地。

“然而，很难将这样的事情与灭绝事件直接联系起来，”弗兰克说。“作为地质学家，我们正在寻找某种迹象，一个确凿的证据，这样我们就可以绝对地指出原因。”

在这种情况下，研究人员关注的确凿证据是汞，这是与火山爆发有关的重金属之一。诀窍在于找到记录仍然存在的区域。

弗兰克解释说，海洋环境中的沉积物中包含着地球历史的连续记录，这几乎就像一台磁带录音机，因为沉积物会很快被埋藏和保护起来。这些沉积物提供了大量关于大灭绝及其在海洋中如何展开的数据。在陆地上，要找到这一时期保存如此完好的记录比较困难。

为了说明这一点，Frank以康涅狄格州为例:该州在地表或附近拥有丰富的4 -5亿年前的变质岩，覆盖着大约2.3万年前的冰川沉积物。

“这方面的记录存在很大差距。你必须很幸运才能保存陆地记录，这就是为什么它们没有得到很好的研究，因为它们的数量较少，”弗兰克说。

并不是世界上所有的地形在地质记录中都有如此巨大的空白，以前对LPME的研究主要集中在北半球发现的地点。然而，澳大利亚东部的悉尼盆地和南非的卡鲁盆地是南半球的两个地区，恰好有很好的事件记录，也是弗兰克和菲尔丁以前研究过的地区。来自中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室的同事和合著者沈军联系了弗兰克、菲尔丁和其他合著者，希望分析它们的汞同位素。

弗兰克说，沈能够分析样品中的汞同位素，并将所有数据联系在一起。

“事实证明，火山喷发的汞具有非常特定的汞同位素组成，这些汞在灭绝地平线上积累起来。知道了这些沉积物的年代，我们可以更明确地将灭绝的时间与西伯利亚的大规模喷发联系起来。这篇论文的不同之处在于，我们不仅研究了汞，还研究了来自南部高纬度地区样本的汞的同位素组成，这是第一次。”

科学家们一直在努力完善这个确定的时间，但正如菲尔丁所指出的，我们了解得越多，它就变得越复杂。

“作为起点，地质学家已经通过放射性同位素测年方法高精度地确定了这次大灭绝事件发生在2.519亿年前。研究人员知道，这是海洋环境中发生重大灭绝事件的时候，人们只是假设陆地物种灭绝事件发生在同一时间。”

然而，在弗兰克和菲尔丁之前的研究中，他们发现陆地上的灭绝事件发生在200-60万年前。

“这表明，这一事件本身并不是一个瞬间发生的大灾难。这不是地球上非常糟糕的一天，可以这么说，它需要一些时间来建立，这很好地反映在新的结果中，因为它表明火山活动是根本原因，”菲尔丁说。“这只是发生在陆地上的生物危机的第一次影响，而且发生得很早。传播到海洋需要时间。2.519亿年前的事件是海洋环境状况在一段时间内恶化的主要转折点。”

弗兰克说，追溯这些事件依赖于许多不同地质学家的知识，他们都擅长不同的方法，从沉积学、地球化学、古生物学到地质年代学，

“这种工作需要大量的合作。这一切都始于实地考察，当时我们一组人去了澳大利亚，在那里我们研究了保存有问题的时间间隔的地层剖面。主要的一点是，我们现在有了汞同位素特征形式的化学特征，这明确地将这些陆地部分的灭绝视界联系起来，提供了由于西伯利亚陷阱火山活动而在陆地上发生的事情的记录。”

参考:沈洁，陈洁，于洁，等。来自盘古大陆南部陆地部分的汞证据表明二叠纪末全球火山效应。Nat Commun．2023; 14(1): 6。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 35272 - 8

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