Nat. Geosci.：火山喷发 “隐蔽” 的背后

地球历史上曾发生过多次 大火成岩省 事件。这些事件的特点是大量的岩浆在短时间内喷涌而出，覆盖广阔的陆地或海洋区域。 大 火成岩省 喷发释放出大量的温室气体（如二氧化碳），导致全球变暖和海洋酸化，并与多次生物大灭绝事件存在关联。然而，令人费解的是，即使在火山喷发的高峰期过后，地球仍然经历了长达数百万年的持续变暖。

为什么 大 火成岩省 事件后会出现持续数百万年的温室气候？传统的观点认为，地表火山活动的停止应该会导致大气中CO ₂ 浓度下降，从而使气候逐渐恢复正常。然而，地质记录显示并非如此。因此，需要找到一个新的机制来解释这种持续变暖的现象。

图1 新生代 大火成岩省 火山活动、气候和大气 CO ₂ 记录

该研究以二叠纪-三叠纪之交、中新世和其它关键的气候转折期为研究对象，结合古气候数据， 进行了 地幔熔融的地球动力学模拟和岩浆输送的热力学-机械模拟。

研究发现，地壳的流变特性会对岩浆上升和喷发速率产生制约作用。 当地壳被岩浆加热后，会逐渐从弹性状态转变为韧性状态，从而抑制岩浆的上升和喷发。 这种流变学转变可以解释为什么 大 火成岩省 事件的火山喷发持续时间通常较短（<1 Myr），而地幔熔融却可以持续数百万年。

图2 隐式脱气提供了将模型预测与气候记录相协调所需的缺失碳通量

更重要的是，这种流变学转变也为隐蔽脱气提供了机制。即使地表火山活动停止，深部的侵入岩浆仍然会持续冷却、结晶和释放CO ₂ 。这些CO ₂ 通过地壳裂隙等通道进入大气，成为驱动长期温室气候持续的重要因素。

该研究揭示了隐蔽脱气在 大火成岩省 事件后气候变化中的重要作用，强调了侵入岩浆在调节地球表层环境方面的关键作用。

图3 地球动力学和热力学计算指导了对 大火成岩省 演化的预期

参考文献 ： Black, B.A., Karlstrom, L., Mills, B.J.W. et al. Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01574-3

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