白垩纪末期德干暗色岩火山活动与全球气候变化的紧密联系：精确年代模型下的新发现

为探究德干暗色岩（DT）火山活动与全球气候变化关系，研究人员建立模型，发现 DT 火山活动与海洋187Os/188Os 及碳氧同位素变化相关，意义重大。

　　

在漫长的地球历史长河中，白垩纪末期宛如一个充满神秘色彩的节点，吸引着无数科学家深入探索。那时，地球上发生了诸多重大事件，其中德干暗色岩（DT）的大规模火山喷发，被认为是导致全球气候恶化的重要 “推手”。准确构建与 DT 火山活动相关的年代模型，就如同为我们打开了一扇关键的时间之门，能帮助我们理清火山活动起始的先后顺序，以及其对全球气候系统的深远影响。然而，在此之前，虽然有研究发现 DT 火山活动的主要阶段与深海变暖、碳循环扰动存在关联，但晚马斯特里赫特期（LMW）变暖与 DT 火山活动不同阶段之间的直接联系尚不明确，这成为了科学界亟待解决的谜题。此外，之前对海洋沉积记录中锇（Os）同位素数据的研究，虽然表明其可用于约束德干火山活动的起始时间，但由于缺乏精确的年龄模型，无法清晰地揭示相关事件的先后顺序。

为了攻克这些难题，来自多个研究机构的科研人员开展了深入研究。他们整合了来自太平洋和大西洋多个钻孔站点的沉积物数据，包括之前已发表的数据和新采集的数据。研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上。

在研究过程中，科研人员运用了多种关键技术方法。首先，通过对海洋沉积物进行天文校准和旋回地层学分析，建立了高精度的年代模型。其次，利用非破坏性 X 射线荧光（XRF）岩芯扫描技术，获取了元素强度数据，用于不同钻孔和站点记录的对比。同时，对底栖有孔虫的碳酸盐进行稳定碳（δ¹³C）和氧（δ¹⁸O）同位素分析，以此来反映全球温度和碳循环的变化。此外，还对 Os 同位素进行了测定，并通过建立碳循环模型（LOSCAR）和 Os 同位素数据箱模型，深入探究火山活动对海洋化学和气候的影响。

研究结果如下：

1. 年代模型构建：研究人员利用地球轨道变化相关的周期信号，如约 405 kyr 的长偏心率周期和约 20.4 kyr 的岁差周期，建立了天文校准和旋回地层学年龄模型。通过对不同钻孔站点的地层记录进行对比和整合，成功构建了一个高精度的年代框架，为后续研究提供了准确的时间标尺。

2. 地球化学记录变化：在马斯特里赫特期的最后一百万年，底栖 δ¹³C、δ¹⁸O、粗粒级数据以及元素 XRF 数据均显示出岁差频率的变化。从 67 Ma 到 66 Ma 的白垩纪 - 古近纪（K/Pg）边界，Os 同位素出现两次显著下降，分别在 66.49 Ma 和 66.29 - 66.28 Ma。第一次下降与突尼斯埃利斯记录中的汞（Hg）浓度峰值以及底栖 δ¹⁸O 的负向偏移相关，表明深海温度上升约 1°C。第二次下降与底栖 δ¹³C 的快速负向偏移同步，且在 66.30 - 66.19 Ma 期间，深海出现了 3 - 4°C 的升温，即 LMW 事件。

3. 火山活动与气候变化的关联：将同步的 Os 同位素记录中的两个主要变化阶段与最新的 DT 火山喷发放射性同位素定年结果进行对比，发现大规模火山活动与全球气候变化之间存在直接联系。66.49 Ma 的变化可能与早期火山活动释放的温室气体有关，而 66.28 Ma 的变化则与更多的 DT 火山活动相关，此时大量可风化玄武岩的出现，可能导致了碳循环的扰动。此外，研究还发现，DT 火山活动早期可能存在富含硫的喷发阶段，这一阶段导致了深海 δ¹³C 的正向偏移，随后则是高碳释放或玄武岩侵入富碳围岩的阶段，引发了深海变暖。

研究结论和讨论部分表明，该研究通过建立高精度的年代模型，明确了 DT 火山活动与海洋¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os 以及底栖有孔虫碳氧同位素记录之间的直接地球化学联系。这不仅为我们理解白垩纪末期全球气候变化提供了重要依据，还揭示了 DT 火山活动在不同阶段的特征及其对气候系统的多样化影响。研究结果支持了 DT 火山活动在 K/Pg 边界之前就已大规模喷发的观点，且早期喷发量可能比之前认为的更大。此外，研究还发现 DT 火山活动的不同阶段可能存在不同的气体排放特征，如早期富含硫的喷发和后期高碳释放的喷发，这些特征对全球生态系统和气候系统产生了复杂的影响。该研究为深入研究地球历史时期的火山活动、气候变化以及生物演化之间的相互关系提供了新的视角和重要的数据支持，有助于我们更好地理解地球系统的演变规律，对未来的气候研究和地质灾害预测具有重要的参考价值。