地球历史上曾发生过多次大火成岩省事件。这些事件的特点是大量的岩浆在短时间内喷涌而出，覆盖广阔的陆地或海洋区域。大火成岩省喷发释放出大量的温室气体（如二氧化碳），导致全球变暖和海洋酸化，并与多次生物大灭绝事件存在关联。然而，令人费解的是，即使在火山喷发的高峰期过后，地球仍然经历了长达数百万年的持续变暖。
为什么大火成岩省事件后会出现持续数百万年的温室气候？传统的观点认为，地表火山活动的停止应该会导致大气中CO2浓度下降，从而使气候逐渐恢复正常。然而，地质记录显示并非如此。因此，需要找到一个新的机制来解释这种持续变暖的现象。
图1 新生代大火成岩省火山活动、气候和大气CO2记录
该研究以二叠纪-三叠纪之交、中新世和其它关键的气候转折期为研究对象，结合古气候数据，进行了地幔熔融的地球动力学模拟和岩浆输送的热力学-机械模拟。
研究发现，地壳的流变特性会对岩浆上升和喷发速率产生制约作用。当地壳被岩浆加热后，会逐渐从弹性状态转变为韧性状态，从而抑制岩浆的上升和喷发。这种流变学转变可以解释为什么大火成岩省事件的火山喷发持续时间通常较短（<1 Myr），而地幔熔融却可以持续数百万年。
图2 隐式脱气提供了将模型预测与气候记录相协调所需的缺失碳通量
更重要的是，这种流变学转变也为隐蔽脱气提供了机制。即使地表火山活动停止，深部的侵入岩浆仍然会持续冷却、结晶和释放CO2。这些CO2通过地壳裂隙等通道进入大气，成为驱动长期温室气候持续的重要因素。
该研究揭示了隐蔽脱气在大火成岩省事件后气候变化中的重要作用，强调了侵入岩浆在调节地球表层环境方面的关键作用。
图3 地球动力学和热力学计算指导了对大火成岩省演化的预期
参考文献：Black, B.A., Karlstrom, L., Mills, B.J.W. et al. Cryptic degassing and protracted greenhouse climates after flood basalt events. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01574-3
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