地球“发火”,调养生息用时200万年

科普中国
公众科普,科学传播。
收藏

连日来,位于南太平洋岛国汤加洪阿哈阿帕伊岛的火山多次猛烈喷发,并引发海啸,给当地及周边带来严重威胁。

图片

图片

这张拼版照片显示的是:2021年4月11日Worldview02卫星拍摄的汤加洪阿哈阿帕伊岛卫星图片(左)和2022年1月17日“高分一号”卫星拍摄的该岛火山喷发后的卫星图片,橘色曲线为按照地理坐标标注出的岛屿原先轮廓。新华社发(新华社卫星新闻实验室供图)

火山爆发带来大灭绝?2亿年前曾发生过

2亿年前,同样有一场巨大的火山喷发,喷发强度远大于此次汤加火山喷发规模。它不仅带来气候巨变,还引起了生物大灭绝,让超过一半地球生物消失。这场进化史上的“浩劫”因何而来?

图片

图片来源:新华视点

近日,中国地质大学(武汉)、中科院南京地质古生物研究所领导的国际团队发现了有力证据,表明火山爆发是当时环境剧变和物种灭绝的主要原因。相关成果已于近日发表在国际权威期刊《自然·通讯》上。

图片

2亿年前火山爆发导致森林大火示意图。中科院南古所杨定华绘制

由于汞元素可以在大气中进行长距离的传输,十分有利于在大范围的陆、海地层中保存下来,因此可以作为追踪火山活动痕迹的良好指标。

在近年来的地质学研究中,汞元素被用来广泛指示地球历史沉积物中的古火山记录。

研究团队瞄准了位于当时特提斯洋东缘的东亚地区,选择代表高纬度(新疆准噶尔盆地的郝家沟)和中低纬度(四川盆地宣汉地区)的两个发育连续的三叠纪与侏罗纪地层剖面,开展多种方法的分析和研究,包括有机碳同位素、汞浓度和同位素、化学蚀变指数和黏土矿物等。

图片

本次研究涉及的地层剖面:新疆准噶尔盆地郝家沟剖面照片。中国地质大学(武汉)供图

图片

本次研究涉及的地层剖面:四川盆地宣汉剖面照片。中科院南古所供图

结果显示,这些地层中汞元素含量明显增加,碳同位素数值波动,指示风化作用的黏土矿物也发生了变化。由于火山活动是地质历史上最重要的自然汞来源,这样的结果证明,火山爆发不仅波及范围广,还导致了一系列气候和生态剧变。

调养生息用时200万年

中科院南京地质古生物研究所王永栋团队一直关注我国华南四川盆地的三叠纪与侏罗纪之交地质沉积物中是否存在火山活动的记录,比如火山灰等。

他表示,这次大灭绝是地球历史上的5次生物大灭绝之一。几十年来,科学家对这次灭绝的原因提出了各种推测,火山爆发被认为是重要诱因,但它的影响有多大一直难有定论。

结合以往地质研究,科研人员最终大致还原出2亿年前的大灭绝场景:

当时陆地上的一片“超级火山”持续爆发近60万年,形成了横跨北美和盘古大陆的大规模岩浆沉积。火山向大气中排放了巨量二氧化碳和甲烷气体,使二氧化碳浓度达到现在的10倍左右。不断增加的温室气体造成气候变暖、海洋缺氧、海水酸化,并导致大陆风化作用不断增强。这一过程持续了约200万年。大量生物无法适应环境剧变,最终从地球上消失。

“不过,这次大灭绝也给另一些生物提供了发展空间。不久之后恐龙出现,开启了它们长达1亿多年的称霸之旅。”论文第一作者、中国地质大学(武汉)研究员沈俊说。

火山是地球内部的调整,

也是对人类“过度活动”的警告

有些火山在人类有史以前就喷发过,但不再活动,称之为“死火山”。

地球上已知的“死火山”约有2000座。人类有史以来,尚在活动或周期性发生喷发活动的火山,称为“活火山”,已发现的“活火山”共有523座。

地球上曾有哪些著名的火山爆发事件?图片

图片

地球上著名的火山爆发事件

火山喷发

如何把损失降低?

火山喷发属于地球内部调整诱发的释放能量方式之一,远远超过人类能够干扰的能力,因此火山喷发是不可以避免的。

但火山喷发前往往会有预兆,比如:气体喷发、地震、地热升高等,这是因为地下岩浆在上涌过程中,部分岩体会破裂下陷或向上抬升,形成形变,严重的会形成地震,被称作“火山地震”。

图片

目前国际上将火山监测技术分为三大类,即火山地震监测、火山形变监测和火山气体监测。

监测火山活动性的大多数地震仪布设在距火山口1 ~ 15 km 范围内,取得有多年记录的背景地震活动基线,推测可能的前兆活动,已成为预报火山喷发的主要工具。

得益于可探测微小运动的卫星数据、跟踪地下深处熔融岩石的地面传感器以及可以搭载在飞过沸腾山脉上空的无人机上的气体嗅探装置,科学家在监测圣海伦斯火山取得实质性进展。

由于监测设备的增加和升级,在过去的40年中,科学家成功地预测了许多火山喷发的时间。

然而,如何通过查看气体排放和地表形状等数据来推演地下深处的情况,即每个火山的个性——独特的性质和结构,成为火山学家面临的一个新挑战。火山系统复杂、隐蔽,以至于火山的预报不会像气象预报那样好。

所以,人们应该及时关注相关信息和政府安排,在可行的情况下,远离火山居住。

人类应该深度认识地球,并与之和谐相处,才是最有效、最低成本、最小危害的“防火减灾”措施。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41467-022-27965-x

参考:

《中国科学报》 (2022-01-19 第4版 综合 原标题为《火山喷发后地球如何自我调节》)

专家:王永彬, 中国科学院大学博士,云南大学地球科学学院副教授

综合来源:新华视点、科技日报、中国科学报、科普中国等

评论
演绎无限精彩
大学士级
火山是地球内部的调整,也是对人类“过度活动”的警告!
2022-01-20
哥布显
太傅级
地球承载着太多太多,很累了,有时也会发火发火😡😡
2022-01-20
ahjzjwg001
学士级
人类应该深度认识地球,并与之和谐相处,才是最有效、最低成本、最小危害的“防火减灾”措施。
2022-01-20