研究发现5600万年前北大西洋火山活动是气候变化的主要驱动力

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5600万年前北大西洋火成岩省区域的大陆和板块重建，突出了火山活动区域和熔岩流在海底的扩散。鸣谢:琼斯等人2023

（）据美国物理学家组织网（汉娜·伯德）：古新世-始新世极热期(PETM)是大约5600万年前发生的全球变暖时期，持续了大约20万年，当时地球表面温度升高了大约5°c

关于这种高温(短期变暖)事件的原因的假设包括由于轨道作用力(由于地轴和轨道的倾斜而引起的入射太阳辐射的变化)导致的甲烷水合物(甲烷和水的冰状固体)的不稳定，以及导致海洋岩石风化的陆地隆起。

然而，对过去气候的新研究表明，北大西洋内的火山活动向大气中贡献了大量温室气体(它在6300万至5400万年前活跃，但在5600万至5400万年前经历了火山活动高峰)。碳排放量的增加与当时生活在海洋中的化石微生物有孔虫的外壳中记录的较轻碳(12C)的显著峰值一致。它通过捕获和吸收地球表面辐射的热量来增强温室效应，导致温度不断升高的正反馈循环。

这种火山活动跨越了位于格陵兰岛、联合王国北部和挪威西部之间的一个巨大的北大西洋火成岩省(NAIP ),据认为已经就位的岩浆总体积高达1，000，000立方千米，相当于35，000千兆吨的碳库。

为了确定NAIP对PETM气候变化的贡献，奥斯陆大学的Morgan Jones博士和他的同事们转向了保存在丹麦富尔岛的沉积物记录，那里有一个完整的剖面在PETM之前到之后存在，已经从海底隆起了数千年。

在这里，可以发现数百层来自NAIP的火山灰层(> 1厘米厚)，科学家们分析了其中的特定元素，以确定火山活动、水文状况和风化的变化。这种测量被称为代理，并在无法直接测量时提供过去环境条件的指示，不像今天我们可以使用仪器实时测量排放。



丹麦富尔岛上的Stolleklint海滩的照片，黑色线条表示火山灰层和前、高峰和后PETM阶段。鸣谢:琼斯等人2023/斯托克等人2021

火山替代物包括火山爆发时释放的汞和锇，它们与有机物一起沉积。它们在演替过程中的逐渐富集表明，在事件发生后的恢复阶段出现相当迅速的下降之前，NAIP活动的增加导致了PETM。这包括玄武岩喷发和由于与岩浆侵入体接触而产生的热脱气(从液体中除去溶解的气体)。

在后一种情况下，高水平的甲烷大大促进了全球变暖，因为它是一种强大的温室气体，在100年的时间里比二氧化碳的吸热能力强28倍。琼斯博士认为，在此期间，NAIP的活动发生了明显的变化，从喷发(熔岩向地面倾泻)到爆发(例如，包括火山灰云和火山爆发)。

古气候替代物包括碳、锂和锇，后两者是硅酸盐风化的示踪剂。锂和锇的丰度在高峰期和之后的PETM期增加，突出了全球变暖引起的更强烈的水文循环导致的硅酸盐风化和侵蚀的增强。然而，锂的测量结果并不完全符合当时的古温度，琼斯博士和他的同事们认为，NAIP的隆起有助于为风化和侵蚀提供更多暴露的岩石。

富含二氧化硅的玄武岩熔岩流在PETM后的风化过程中，利用大气中的二氧化碳形成碳酸盐和碳酸氢盐化合物，将这种温室气体隔离在岩石中，帮助吸收二氧化碳，从而帮助从气候事件中恢复过来。此外，增强的水文循环将灰烬运送到海里掩埋，这将有助于创造一个负反馈循环，从而从大气和水圈中清除更多的碳；因此，温室效应减少，全球气温下降。

值得注意的是，并非所有的火山记录都保存在这里，因为只有最具爆炸性的火山爆发才会将火山灰从北大西洋带到丹麦，并在数百万年后被科学家保存和发现。虽然在地质时间尺度上的气候变化事件方面仍有更多的工作要做，但它们的研究非常重要，因为它们为未来的全球变暖提供了一个窗口，有助于了解自然和人为引起的二氧化碳将如何影响我们的世界。