晚古生代冰期是显生宙持续时间最长的冰室气候，其向温室气候的转变是地球气候演化的一个关键转折点。瓜德鲁普世-乐平世（中-晚二叠世）之交作为晚古生代冰期的最终阶段，记录了冰川消融和全球碳循环扰动的重要证据。尽管峨眉山大火成岩省被认为是可能的触发因素，但火山活动与冰川消融之间的具体关联机制尚未明确。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队助理研究员程成和研究员张华，联合南通大学、合肥工业大学和南京大学的科研人员，在国际地学期刊《古地理、古气候、古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上发表最新成果，系统揭示了瓜德鲁普世-乐平世之交峨眉山大火成岩省的脉冲式火山活动如何通过碳循环扰动驱动晚古生代冰期的消亡过程。
研究团队选取南秦岭陕西镇安西口剖面连续出露的碳酸盐岩序列，开展了系统的汞地球化学、碳同位素（δ13Ccarb和δ13Corg）、氧化还原敏感微量元素及化学风化指标等多参数分析。结果显示，在卡匹敦期至吴家坪期地层中识别出五次显著的汞异常脉冲（Hg/TOC峰值最高达150 ppb/wt%），每次脉冲均伴随明显的负碳同位素偏移（最大达-2.5‰）、化学风化指数升高（CIA最高达88）以及氧化还原敏感元素同步富集（MoEF最高达100）（图1）。
这种“火山-气候-海洋”三重耦合表明，峨眉山火山喷发释放了大量13C亏损的CO2，引发多次阶段性气候变暖，逐步破坏并最终导致P4期冰川的彻底消融。该模式可拓展至整个晚古生代冰期消融过程：时间上对应的塔里木Ⅱ期（约2.9亿年前）、塔里木Ⅲ期（约2.8亿年前）和峨眉山大火成岩省（约2.6亿年前）的喷发峰值均与间冰期开始时间吻合，说明大火成岩省的幕式喷发是冰盖退缩的关键驱动力（图2）。
此外，研究还在早吴家坪期识别出Δ13C（δ13Ccarb – δ13Corg）显著正偏（+1.4‰），反映火山活动减弱背景下有机碳埋藏增强，可能促进了大气氧含量上升和生态系统恢复，并进一步推动了冰期后气候冷却。
该研究通过同一剖面中火山与气候信号的精细对比，证实了脉冲式火山作用是冰室—温室气候转型的核心机制，揭示了碳循环扰动、风化消耗和有机埋藏等多重反馈过程对地球系统重建的影响，对深入理解当今全球变暖背景下的气候—碳循环反馈具有重要参考价值。
该研究获国家自然科学基金委和江苏省教育厅等项目资助。
论文相关信息：Cheng Cheng*, Hua Zhang*, Dan Wang, Shuangying Li, Shuzhong Shen. Pulsed volcanism in the Emeishan Large Igneous Province drove deglaciation during the Guadalupian-Lopingian transition. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2025, 679, 113302. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113302.
图1 西口剖面卡匹敦阶至吴家坪阶的碳同位素组成、Hg/TOC 比值、MoEF和CIA等对比
图2 二叠纪火山-气候-环境-生物多样性对比
附件下载：