那些被遗忘的火山喷发

地质学发现可延伸至30亿年前让地球“改天换面”的巨大火山事件的痕迹

印度西高止山脉拥有6600万年前由德干高原上的一次火山喷发形成的火成岩。图片来源：Dinodia Photos/Getty

古地球历史时期，巨型火山喷发熔岩的频次比地质学家认为的更高。一项地质记录分析表明，在过去30亿年的历史中，比此前所知规模最大的火山规模更为宏大的喷发事件至少有10次。

这些喷发与地球历史上一些最彻底的变化存在联系。它们包括2.52亿年前最大规模的生物灭绝，当时火山喷发的炙热熔岩和有毒气体曾席卷西伯利亚。

“如果我们回到当时，会发现所有的喷发事件都极其庞大。”加拿大渥太华卡尔顿大学与俄罗斯托木斯克国立大学带领该研究的地质学家Richard Ernst说，“它们都是极为宏大的事件。”

了解类似喷发事件何时及何地发生，有助地质学家确定矿藏地点，重建历史上的超大陆以及了解地壳的诞生。研究其他星球上同类火山活动，甚至可以提供揭示早期地球地质历史的线索。

Ernst近日将研究结果提交给了支持该研究的一个产业联盟。他期望可以在今年年底通过法国巴黎世界地质图委员会的一张地图，使相关数据向公众开放。

“这可能是未来10年起决定作用的数据库。”澳大利亚塔斯马尼亚大学海洋地质学家Mike Coffin说。

令人惊奇的是，这些古火山喷发几乎隐藏在人们的视线之外。它们喷发的岩浆已被侵蚀，但其炙热岩石从地球深部喷发到火山口的地下通道依然存在。

Ernst及其同事走遍全球，一直在探寻通道的痕迹。它通常显现为古岩浆喷射形成的径向轮辐或是围绕早已消失的火山口成扇形散开。地质学家绘制了这些被称为“岩脉群”的特征，并用铀—铅法确定了每个岩脉中岩石的年龄。通过匹配这些岩脉的年龄，研究人员可以将那些在一次喷发中形成的岩脉连系起来。在调查中，他们发现了很多大型火山事件的证据。

每个新发现的喷发事件都会被收入Ernst的数据库。“现在，我们已经收集到与西伯利亚事件相关的10~15个证据。”Ernst说，“我们以前并不知道或是仅对它们有一丝线索，而并不知道它们的真正规模。”

它们中包括澳大利亚的一个距今13.3亿年前的喷发，该喷发与中国北部的另一个喷发存在连系。摩洛哥马拉喀什卡迪阿雅德大学地质学家Nasrrddine Youbi说。

在技术上，这些喷发的学名是“大火成岩区”（LIPs）。它们在仅仅数百万年内就可以喷发超过100万立方千米的熔岩。相对比而言，1980年华盛顿州圣海伦斯山的火山爆发仅喷射出10立方千米的熔岩。

这些大型火山事件还会散发出气体，在地质上“眨眼间”改变大气温度和海洋化学。今年2月发表的一项模型研究表明，西伯利亚喷发至少让全球温度上升了7℃。而来自火山喷发的硫会很快导致全球变冷并形成酸雨，导致超过96%的海洋物种灭绝。

挪威奥斯陆大学火山学家Morgan Jones说，时间越久远，LIPs对全球环境产生了怎样的影响就越朦胧。而且年代测序的不确定性也会增加，很难将单独的火山喷发事件与具体的环境影响建立起联系。“这超出了人们了解的限度。”他说。

平均看，LIPs每2000万年左右会出现一次。最近一次是1700万年前的哥伦比亚河喷发事件，该地点位于如今美国的西北部。

纽约州立大学布法罗分校火山学家Tracy Gregg说，发现地球上更多的LIPs有助了解其他邻居行星的地质历史。她和Ernst共同组织了近日将在得克萨斯州举行的太阳系行星科学会议。

Gregg指出，金星、火星、水星和月球均显现出大规模喷发的痕迹。在月球上，LIPs类型的火山喷发据目前了解可追溯至38亿年前；在火星上，它们或可追溯至35亿年前。但由于没有板块构造使地表保持活跃，那些火山喷发最终停止了。

“其他行星体仍保留着最早行星演化的信息，而那些信息在地球上已经丢失了。” Gregg说，“它们可以为我们打开一扇通过地球早期历史的窗户。”（冯维维编译）

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