第八届青年地学论坛

    二叠纪-三叠纪之交发生了显生宙以来最大规模的生物灭绝事件，并伴随着全球的碳循环扰动和显著升温。同时期的火山活动引起的大规模碳释放被广泛认为是其主要原因，但是当前对这一具体过程仍缺乏清晰的认识。本研究采用了一种无需假设轻碳来源的新技术“双参数反演”数据同化，通过cGENIE地球系统模型，利用全球海相碳同位素和大气CO₂浓度数据进行反演计算碳释放速率及其碳同位素的演化曲线，从而推测轻碳来源的变化。数值模拟结果表明二叠纪末生物灭绝期间的碳释放具有两期特征：早期碳释放的碳同位素值偏低，且碳释放速率低；而晚期碳释放的碳同位素值和碳释放速率都显著提高。碳释放的两期特征很可能反映了西伯利亚大火成岩省的演变过程：碳释放早期以岩浆侵入富含有机质岩层为主，缓慢释放碳同位素值偏低的热变质成因CO₂和甲烷，碳释放规模小，造成的全球升温和海洋酸化程度低，但能够引起全球海洋-大陆系统碳同位素负偏显著；碳释放晚期的火山喷发作用加强，快速释放大量幔源CO₂，导致大气CO₂浓度激增和进一步碳同位素负偏，进而引起全球大幅升温和海洋酸化，最终导致二叠纪末生物大灭绝事件。地质记录显示的海水表层温度和海水pH值的两期变化，与模拟结果整体一致，进一步支持了本研究的结论。此外，早期的陆地生态系统危机引起的土壤有机碳释放很可能为早期碳同位素负偏提供了额外的轻碳，而随后的植物灭绝与陆地生态系统的崩溃则进一步加剧了晚期碳释放及气候与环境的恶化。

生物灭绝,碳循环,二叠纪-三叠纪