中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院肖益林教授團(tuán)隊和沈延安教授團(tuán)隊在二疊紀(jì)末生命大滅絕事件的過程和機(jī)制研究方面取得重要進(jìn)展，首次系統(tǒng)測定了全球二疊—三疊界線的“金釘子”剖面——中國浙江煤山剖面的鋰同位素組成，并通過動態(tài)模型計算，重建了這一重大地質(zhì)歷史時期海水的鋰同位素組成及其變化趨勢。研究顯示，迅速增強(qiáng)的大陸風(fēng)化作用導(dǎo)致海水組成的變化是二疊紀(jì)末生命大滅絕事件的重要環(huán)境因素。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在國際權(quán)威綜合學(xué)術(shù)期刊《美國科學(xué)院院報》上。

距今約2.52億年的二疊、三疊紀(jì)之交發(fā)生了地質(zhì)歷史時期最為嚴(yán)重的全球生物集群滅絕事件，很短時間內(nèi)造成超80%的海洋生物和70%的陸地生物的滅絕。長期以來，對造成這次生命大滅絕的原因一直存在巨大爭議，科學(xué)家曾提出“天體撞擊”“大規(guī)模火山噴發(fā)”“海水缺氧”等多種假說和解釋，但具體驅(qū)動機(jī)制和環(huán)境因素目前學(xué)界尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識。

該研究表明，在滅絕事件發(fā)生前夕，海水的鋰同位素組成發(fā)生顯著降低，這一特征一直持續(xù)到早三疊世初，指示了當(dāng)時快速增強(qiáng)的全球性大陸風(fēng)化作用。同時，海水的鋰同位素變化時段與地質(zhì)歷史時期最大規(guī)模的火山作用——西伯利亞大火成巖省的噴發(fā)時間高度吻合，表明這一時期全球性風(fēng)化作用的突變很可能源自于西伯利亞火山的大規(guī)模爆發(fā)。研究人員認(rèn)為，巨量的基性溢流玄武巖噴發(fā)至地表、火山噴發(fā)造成的溫室氣體濃度急劇升高、全球性的酸雨氣候等為全球性陸地風(fēng)化作用增強(qiáng)提供了必要條件。

沈延安介紹，迅速增強(qiáng)的大陸風(fēng)化作用能將地表巨量的離子和營養(yǎng)鹽輸送至海洋，從而引發(fā)海水的富營養(yǎng)化和海洋酸化，導(dǎo)致海水缺氧、透光帶降低等危及當(dāng)時海洋中生命生存的環(huán)境系統(tǒng)，這一效應(yīng)積累到海洋生命所能承受的閾值后，最終引發(fā)海洋生態(tài)系統(tǒng)的崩潰并造成二疊紀(jì)末生命在短時間內(nèi)大量滅絕。在這一地球表層系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化過程中，作為聯(lián)系海洋和陸地生態(tài)系統(tǒng)的“紐帶”，大陸風(fēng)化的增強(qiáng)在二疊紀(jì)末生命大滅絕事件中很可能起到了關(guān)鍵作用。