地幔柱、大火成岩省和重大环境灾变之间的关系

 

（周春银 编译；原文出处：Nature杂志）

 

 

 

（from http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7364/full/477285a.html）These rocks form part of a gigantic volcanic area that erupted 250 million years ago contemporaneously with the end-Permian mass extinction. A new study by Sobolev et al.¹ suggests that incorporation of large amounts of ocean-crust material in the erupting magma would have generated huge volumes of gases capable of triggering this environmental calamity.

 

 

【导读】地幔柱、大火成岩省以及它们和地球历史上的大灭绝事件之间的关系，一直都是地质历史学家感兴趣的话题，针对这些具有非常多争议的课题，很多学者发表了不同的观点，有些观点甚至是完全相左的。Stephan Sobolev等科学家提出了相关的岩石学证据证明在地幔柱头冠中存在大量的高密度大洋地壳物质，并结合他们的模型，认为在主火山作用之前这些大洋地壳物质脱气产生的CO₂和HCl气体就足以引起大灭绝。详细报道见9月15日最新一期《Nature》文章。

 

【原文摘要】

 

大火成岩省（Large igneous provinces，LIPs）由于其能够快速产生大量（在少于1百万年的时间内产生高达几百万立方千米）的岩浆（1）、造成岩石圈的明显减薄（2，3）并经常以大陆裂解而告终、以及其和全球重大环境灾变之间的关系（4，5）而为我们所熟知。尽管LIPs非常重要，但是即使围绕着其基本观点，即LIPs在热地幔柱的头冠中通过熔融而形成，也存在着争议（2，3，6-10）。二叠-三叠纪的西伯利亚地盾（Siberian Traps）（11），典型的LIPs例子和最大的大陆LIP（1，12），位于巨厚的克拉通岩石圈之上（1，12），并和最大规模的著名大灭绝事件（1）是同时的。但是并没有证据显示如推测在地幔柱头冠之上（2，6，9）存在岩浆前隆起（pre-magmatic uplift）或巨大的岩石圈伸展（7）。而且，西伯利亚地盾的岩浆CO₂脱气作用被认为并不足以导致气候危机（13-15），从而推得一个假设即沉积物堆积所释放的热成因气体导致了大灭绝（15，16）。本文我们展示了在地幔柱头冠中存在大量（15 wt%）高密度再循环大洋地壳物质的岩石学证据，并提出了一个热力学（thermomechanical）模型，该模型推测并不需要存在岩浆前隆起和岩石圈伸展作用。模型推测在在几十万年时间内存在大规模的地幔柱熔融作用以及巨厚克拉通岩石圈的不均一侵蚀作用。模型认为，仅仅是大量的CO₂和HCl脱气作用，主要来自地幔柱头冠中的再循环地壳物质，就足以导致一场大灭绝，并预计大灭绝发生在主火山作用阶段之前，这与西伯利亚地盾和其他LIPs地区的地层学以及地质年代学数据（5）是一致的。

 

（参考文献见原文。）

 

Nature原文链接：题目：Linking mantle plumes, large igneous provinces and environmental catastrophes：http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7364/full/nature10385.html

 

另有一篇对该文的同期介绍文章：Earth science: Lethal volcanism：http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7364/full/477285a.html

 

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