阅读正文 :
生物末日？地球最严重灭绝竟是火山爆发
人们或许对恐龙和远古生物的灭绝有所了解，是因为火山爆发导致远古时期的大规模生物灭绝，随后衍生出了人类及其他物种。而现在，大多数地球科学家们相信，二叠纪生命大灭绝事件极有可能是由持续超过100万年的强烈火山喷发活动造成的。然而更多的人关注的是地球会不会再次发生大规模的火山爆发？或其他方式造成地球生物的末日呢？
火山喷发将会极大地破坏生态环境
据外媒报道，如果有一个关于地质学领域取名方面的竞赛，那么&大灭绝&（Great Dying）应该能拿到一个不错的名次。在一个相对短暂的时期内，陆地上生活的大约70%的脊椎动物和海洋中大约90%的生物都完全消失了。二叠纪末期生命大灭绝一般被认为是地球历史上最严重的一次大灭绝事件。
直到大约10多年前，有关这次发生在大约2.52亿年前的大灭绝事件通常都会被称作是&有史以来最大的谋杀谜团&，因为科学家们无法确定导致这场大灾难的具体原因究竟是什么，他们提出了各种各样可能的理论，但始终无法排除其中的任何一种可能。
但就在近期，测年技术方面取得的进展，再加上新出现的地质学证据正将我们引向更加接近事情真相的位置上。现在，大多数地球科学家都相信，作为地球历史上五次最大规模生命大灭绝事件中最严重的一次，二叠纪生命大灭绝事件极有可能是由持续超过100万年的强烈火山喷发活动造成的。
凶手：西伯利亚暗色岩？
所以说所有谜团都已经解开了吗？也不尽然。
的确，我们现在知道在当时有体积大约为500万立方公里的岩浆涌出地表，地点大致是在今天的俄罗斯西伯利亚地区。如此巨量的岩浆如果平铺到地球表面上，则足以将整个地球表面覆盖上一层厚度达到10米左右的岩浆层，而这一事件发生之后不久，紧接着二叠纪大灭绝事件就上演了。研究人员猜测这样一场空前的超级岩浆喷出事件将会释放出巨量的温室气体，驱动全球急剧变暖并导致全球的严重生态失衡。
然而，有关这一事件如何导致如此多生命形式完全消亡的很多细节仍然是诸多科学讨论的话题。
这样的辩论并非仅仅是简单的学术探讨，它对于我们的生存有着深刻影响。这样的灾难性事件的结果塑造了我们今日所见的动物和植物种类。另外，在导致了生命大灭绝事件的当时所发生的一些环境现象在我们今天所生活的世界中仍然可以找到。一些科学家表示，增进我们对于生命几乎被完全毁灭环境情况的了解，将会增加我们作为一个物种能够长期生存下去的几率。
厂商投稿 产品评测/网站合作/010-84383 友情链接：029- 京公网安备55号
Copyright@
驱动中国 All Rights Reserved欢迎来到21世纪教育网题库中心！
回答下列关于微生物的问题。最新研究表明，地球历史上最悲剧的物种大灭绝事件可能是由细菌导致的。该物种大灭绝事件发生于2.52亿年前二叠纪末期(在恐龙出现之前)，无数物种由于无法及时适应当时气候变化，而逐渐消失灭绝。与此同时，某种细菌A得到快速大量繁殖，原因有二：第一，该细菌A能利用海洋沉积层的二氧化碳和氢气合成并释放甲烷，显著改变气候和海洋化学成分；第二，火山喷发导致镍元素迅速增多，这种至关重要的营养物质帮助微生物（细菌A）增殖。1．由材料可知，该细菌A的新陈代谢类型是&&&&&&&&&&&&&&&&。2．下列说法正确的是（　　　）（多选）A．细菌A能在极端环境中进行ＤＮＡ复制B．细菌A对利福平不敏感C．材料中的“镍元素”属于微生物营养中的生长因子D．青霉素能抑制细菌A细胞壁的合成E．细菌A遗传结构简单，属于原生生物 F．从变异角度看，细菌A的变异可来自基因突变。3．在进行微生物培养时必须防止外来其他杂菌的干扰。为此，在接种或倒平板前，除了必须对培养皿、接种用具和培养基进行严格灭菌外，还必须对实验者的衣着、手和实验空间进行严格清洁和消毒外；在接种或倒平板操作时，必须&&&&&&&&&&&&&、&&&&&&&&&&&&&&。4．鉴于细菌A在高浓度有机废水的生物处理中能发挥很大作用，要对其进行筛选，则应选用下表中的_____培养液，针对不选用的其他培养液，分别说明原因：&(1)________________________________________________________________________；(2)_________________________________________________________________________5．为了进行计数，可吸取菌液１ml稀释1000倍，然后吸取稀释后的菌液0.2ml，接种于固体培养基上培养，接种所使用的工具是&&&&&&&&&。一段时间后观察菌落并计数，实验重复三次结果如右图，则该菌液的浓度是　　　　个细菌/ml。
答案1.自养厌氧型　　2.ABF&（2分）3.在超净台上进行操作&在酒精灯火焰旁操作&接种环放在火焰上灼烧并冷却&锥形瓶的瓶口火焰灼烧灭菌4.C&&&（1）A培养液缺少氮源，细菌不能很好生长（2）B培养液所含营养物质比较齐全，不能筛选出细菌A。5.无菌玻璃刮铲&&&40000
解析试题分析：1.原始地球条件没有氧气， 该细菌A能利用海洋沉积层的二氧化碳和氢气合成并释放甲烷，显著改变气候和海洋化学成分；第二，火山喷发导致镍元素迅速增多，这种至关重要的营养物质帮助微生物（细菌A）增殖。可见细菌A的新陈代谢类型是自养厌氧型。2.细菌A能在极端环境中增值故而能进行ＤＮＡ复制，A正确；利福平可抑制RNA聚合酶的活性，该细菌不进行RNA合成，所以细菌A对利福平不敏感，B正确；“镍元素”属于微生物营养中的微量营养元素，C错误；青霉素能抑制细胞壁的合成，该细菌无细胞壁，D错误；细菌A细胞结构简单，属于原生生物，E错误；从变异角度看，细菌A无染色体其变异只能来自基因突变，F正确。3.微生物培养时必须防止外来其他杂菌的干扰。在接种或倒平板操作时，必须在超净台上进行操作、在酒精灯火焰旁操作、接种环放在火焰上灼烧并冷却、锥形瓶的瓶口火焰灼烧灭菌。4.细菌A在高浓度有机废水的生物处理中能发挥很大作用，所以选择培养该细菌时，培养基中不应含有有机碳源，应选C；不选用的其他培养液，分别说明原因是A培养液缺少氮源，细菌不能很好生长；B培养液所含营养物质比较齐全，不能筛选出细菌A。5.接种所使用的工具是无菌玻璃刮铲；该菌液的浓度=（7+8+9）/3x=40000个细菌/ml。考点：本大题考查微生物的相关知识，意在考查考生能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构的能力。科学家将探索火山喷发形成的叙尔特塞岛核心
科学家将探索火山喷发形成的叙尔特塞岛核心
地质学家和生物学家将刺穿世界上最年轻的一个火山：小叙尔特塞岛，该岛于1963年和1967年间形成于冰岛西南部的一系列火山喷发。今年8月，该团队计划在叙尔特塞岛的“心脏”钻两个孔，以探索暖火山岩、冷海水和地下微生物如何互动。它将是对新生海洋岛屿的内部进行的最详细的研究。“叙尔特塞岛是我们获得这一类火山活动最详细图像的最佳办法。”冰岛大学火山学家Magnús Gu08mundsson说。相关结果将有助于解释热液矿物如何加固该岛屿的岩石，使其经受住北大西洋海水的撞击。工程师或利用那些奥秘生产更坚固的混凝土。科学家计划在叙尔特塞岛深部了解更多关于隐藏的微生物如何咀嚼岩石，并从矿物或热液中提取能量。“如果能够解决这个问题，那么我们将会更加接近回答地壳深处生物圈在维持和塑造当前的环境中发挥着什么样的角色。”挪威卑尔根大学地球微生物学专家Steffen J03rgensen说。其中一个钻孔将与1979年钻探的181米深的孔平齐，使科学家对比微生物数量如何随着时间发生变化。第二个孔将以适宜的倾角，探索渗透到形成叙尔特塞岛的火山口裂缝网中的热液。如果一切进展顺利，那么这两个孔将会穿透并到达20世纪60年代火山喷发前约190米深的海底。叙尔特塞岛面积仅1.3平方公里，是科学家研究新生岛屿生物地质演化的天然实验室，这些新生岛屿主要生长着植物，并栖息着海鸟。它是联合国教科文组织（UNESCO）世界遗产保护区之一，被严格用于科学研究。“它是地球上最质朴的环境之一。”盐湖城犹他大学地质学家、这项斥资140万美元的研究项目的首席科学家Marie Jackson说。该项目在部分上由国际大陆科学钻探计划支持。7月28日，冰岛海岸巡逻队队员计划开始将60吨的钻探设备和其他设施通过约100次直升机飞行搬到叙尔特塞岛。“这是我参加过的最复杂的物流操作。”Gu08mundsson说。严格的环境法规规定要将所有的废弃物从岛上清走，包括用作钻探液体的消毒海水。任何时候，叙尔特塞岛上的人都不能超过12人，即便是每天钻探持续24小时。其他人将留在相邻的Heim03y岛上，那里的一个货仓将暂时被改作岩芯分析实验室。微生物学家一直在监测1979年的钻孔，那里的最高温度已经从140℃缓慢降低到130℃。雷克雅维克马特斯食品与生物技术研究所微生物学家Viggó Marteinsson说，现在那里可能充斥着叙尔特塞岛的原始微生物种。这些微生物据认为已经从下方的海水“殖民”到岩石上，并由灼热的岩石阻挡了来自上方的污染。Marteinsson希望可以在新钻孔中找到类似种类的微生物，包括细菌、古菌和病毒。在钻出新孔之后，工程师将把5个孵化室放到不同深度。这些孵化室将在原地呆一年，然后被重新取回，研究人员将了解是什么生物体在它们上面“殖民”。Marteinsson说，监测是什么微生物钻了进来并以多快的速度钻进来，将给科学家提供研究深部生物圈时空演化的机遇。同时，该团队地质学家和火山学家将调查第二个斜孔。“它将让我们重建亚表面相互联系的方式，即我们所说的火山结构。”澳大利亚塔斯马尼亚大学地质学家说。此次钻探将揭示叙尔塞特岛火山喷发最早期（在其于1963年11月打破海洋表面之前）的情况，当时的景象吸引了一艘路过的渔船上的一名厨师。在海水与热能的混合物中，热液矿物在火山岩内部形成。这使得岩石气孔较少，使其可以经受得住海浪的侵蚀。Jackson表示，钻探将揭示这些矿物质如何随着时间发展形成，现代科学家或能从这一过程中找到线索，以生产更加坚固的混凝土结构，如核乏料容器。由于被加固，叙尔特塞岛的核心将能在数千年内保持岛屿的状态。这与很多火山岛屿形成鲜明对比，如2014年出现在南太平洋岛国汤加附近的一个岛屿已经被侵蚀了40%。“由于这类岛屿绝大多数已经消失了，我们极有可能严重低估了海洋内海平面以下发生的火山喷发的数量和规模，因此也低估了相关的火山风险。”新西兰陶波GNS科学研究所火山学家Nico Fournier说。加州门洛帕克美国地质调查局名誉地质学家、此前钻探项目的领导人James Moore说，无论叙尔特塞岛钻探的结果是什么，它将能够显著推进1979年钻探项目收集的结果。“我们作了很多推测，现在它们即将得到验证。”他说，“这感觉棒极了。”关注
，带你看最新、最好玩、最好看的科学资讯!每天都在不断的更新噢！环球科学全新改版升级！让你不只是了解更要享受科技带来的改变！扫描下面二维码关注我们哦！揭秘宇宙中的各种“值钱”的星球！宇宙有没有边界？时间旅行: 科学还是幻想？（上）根据科学理论：银河系存在无数个宇宙宇宙是如何诞生的？科学界关于宇宙诞生的三种假说
本文仅代表作者观点，不代表百度立场。系作者授权百家号发表，未经许可不得转载。
百家号 最近更新：
简介: 推特各类前沿科学新闻，揭秘未解的科学谜团
作者最新文章新功能、新界面、新体验，扫描即可下载生物谷APP!
>> Nat Geosci：火山先移动再喷发
Nat Geosci：火山先移动再喷发
来源：中国科学报
一座冰岛火山在2011年5月喷发出高达20千米的火山灰，而这也给了研究人员预测未来火山喷发的另一种可能的工具。
在格里姆火山喷发前1小时，安置在其两翼的全球定位系统（GPS）设备显示地面发生了明显的移动。这些数据被实时传输给火山学家，不仅揭示了即将发生的火山喷发，并有可能暗示事件的规模。
雷克雅未克冰岛大学的地球物理学家Sigrún Hreinsdóttir认为：“一个GPS站点不但能够告诉你这里有一座不安的火山，甚至还包括火山的喷发以及火山灰能够到达的高度。”
Hreinsdóttir和同事在1月13日出版的《自然—地球科学》杂志上报告了这一研究成果。
了解即将发生的火山喷发将能够帮助紧急救援人员通过关闭道路或疏散附近居民从而为迎接灾难作好准备。而搞清火山灰能够喷发到何种高度则能够帮助航空公司判断它们是否需要选择其他的航班，乃至关闭机场。
作为近一个世纪以来冰岛最大的火山爆发事件，2011年的格里姆火山喷发使英国部分地区的航班临时停飞，而就在此1年前，冰岛的埃亚飞亚德拉火山喷发导致了相关国家的部分航班停飞，由此造成的经济损失超过数百万欧元。那次火山爆发喷出大量火山灰云团，有超过10万趟班机和800万乘客受到影响。
格里姆火山是冰岛最活跃的火山，但科学家却很难对其进行监控，原因在于该火山被埋藏在一个巨大的冰原下方。Hreinsdóttir的研究团队将一个GPS站点设置在一个罕见的岩石露头上，该露头之所以没有被冰层覆盖是因为一个地下通道将地热输送至地表所致。研究人员发现，在火山喷发前不久，地面开始移动，最终的距离超过了半米。
利用描述一个地下岩浆库物理特性的方程，研究人员将GPS测得的地面移动数据转化为岩浆库内部压力的变化信息。这反过来又与来自喷发的火山灰能够达到的高度紧密相连。
“如果你在一个气球中装满了水，并使劲挤压气球，那么水从气球中喷出的高度应该与你的力度紧密相关。”Hreinsdóttir说，“这似乎非常简单，但之前我们一直无法对其加以证明。”
地震仪器能够探测到一次即将发生的火山喷发，这是缘于地震通常会在这些地质事件发生之前迅速出现。但Hreinsdóttir表示，只有GPS数据能够暗示即将到来的火山喷发的实际规模。
这项工作能够被一些遥远的火山证明是有用的，例如那些位于美国阿拉斯加州阿留申群岛上的火山，在那里只有少量的摄像头用于监视是否发生火山喷发。而飞行员在飞越北太平洋时常常不得不猜测这里是否有火山灰需要他们避让。
然而最大的挑战可能是如何安装正确的GPS设备。美国加利福尼亚州斯坦福大学的地球物理学家Paul Segall指出，这项技术需要一类更为昂贵的GPS站点。并且近乎实时地获得数据流反馈依然相对困难。包括阿拉斯加州在内许多火山观测站在近些年来正在流失资金。
Hreinsdóttir如今正希望观测另一场冰岛火山喷发事件，从而证明GPS能够用来进行预测工作。她说：“我们需要另一场火山喷发来证明自己是正确的。”
格里姆火山位于冰岛的东南部，是冰岛最活跃的火山之一，自上世纪20年代以来已多次喷发。格里姆火山位于约12米厚度的瓦特纳大冰川地底下。火山不断加热覆盖在它上方的冰层，让其融化成水层，填补了冰川和火山之间的空隙。这层水层给火山施加压力，使火山处于一个稳定的状态。随着地底冰川融水的流出，火山所受到的压力也逐渐减轻，火山的熔岩则会跟着溢出到地表。（生物谷）
生物谷推荐的英文摘要
Nature Geoscience&&&&&&&&&&&
Volcanic plume height correlated with magma-pressure change at Grímsv？tn Volcano， Iceland
Sigrún Hreinsdóttir，& Freysteinn Sigmundsson，& Matthew J. Roberts，& Halldór Bj？rnsson， Ronni Grapenthin，& Pórdur Arason，& Thóra árnadóttir，& Jósef Hólmjárn，& Halldór Geirsson， Richard A. Bennett，& Magnús T. Gudmundsson，& Bj？rn Oddsson，& Benedikt G. ófeigsson， Thierry Villemin，& Thorsteinn Jónsson，& Erik Sturkell，& ármann H？skuldsson，& Gudrún Larsen， Thor Thordarson& & Bergrún Arna óladóttir
Magma flow during volcanic eruptions causes surface deformation that can be used to constrain the location， geometry and internal pressure evolution of the underlying magmatic source1. The height of the volcanic plumes during explosive eruptions also varies with magma flow rate， in a nonlinear way2， 3. In May 2011， an explosive eruption at Grímsv？tn Volcano， Iceland， erupted about 0.27？km3 dense-rock equivalent of basaltic magma in an eruption plume that was about 20？km high. Here we use Global Positioning System (GPS) and tilt data， measured before and during the eruption at Grímsv？tn Volcano， to show that the rate of pressure change in an underlying magma chamber correlates with the height of the volcanic plume over the course of the eruption. We interpret ground deformation of the volcano， measured by geodesy， to result from a pressure drop within a magma chamber at about 1.7 km depth. We estimate the rate of magma discharge and the associated evolution of the plume height by differentiating the co-eruptive pressure drop with time. The time from the initiation of the pressure drop to the onset of the eruption was about 60？min， with about 25% of the total pressure change preceding the eruption. Near-real-time geodetic observations can thus be useful for both timely eruption warnings and for constraining the evolution of volcanic plumes.
温馨提示：87%用户都在上阅读，扫描立刻下载! 天天精彩！
...（全文约3888字）
旗下网站： |
Copyright&2001- 版权所有 不得转载.超级火山喷发导致全球变暖和大规模生物灭绝
已有 1570 次阅读
|个人分类:|系统分类:|关键词:全球变暖 温室效应 地核热能释放 巨大火成区 地球自转
& &超级火山喷发导致全球变暖和大规模生物灭绝 & & & & & & & & 杨学祥，杨冬红& & &腾讯科学讯据国外媒体报道，科学家研究发现，数百万年以前的印度地区喷发出了大量熔岩，在大约50万年的时间里，向地球表面喷发出约12275立方英里（约合512000立方公里）的岩浆。 & &作者认为，有可能的是虽然陨石撞击给白垩纪的生命带来了严重的打击，但是真正的死亡打击稍后才真正来到。在形成德干地盾的火山喷发期间，长达50多万年里不断有气体排放到大气中，引起气候变化，导致地球上的大部分生命灭绝，而且陨石撞击的影响阻止了物种的反弹（陨石撞击产生的大量灰尘和气体也给气候带来的变化）。 & &普林斯顿大学的科学家在2011年发表的一项研究得出了一个类似的结论，他们发现在陨石撞击后浮游生物的化石在体型和数量上都出现了缓慢的收缩，只有部分变化多样的物种得以存活。火山喷发导致的地质构造被称作溢流玄武岩，而且地质学家们仍然在对它们进行更多的探索。尽管德干地盾可以说是最著名的，但是太平洋中有着更大的Ontong-Java(翁通爪哇)平原。科学家们认为这些大喷发的真正来源来自于地幔的深处，接近地球核心的外边缘。我们在1999年指出,现代火山活动有明显致冷的记录。短周期的对应关系是：小冰期对应强火山活动，小气候最适期对应弱火山活动。但是，火山长周期的对应关系却是：火山活动峰值与全球无冰期对应，而谷值与大冰期对应[1]。据Coffin和Eldholm（1993）海洋考察结果，巨大火成区所显示的大陆溢流玄武岩和大洋溢流玄武岩的喷发强度与全球高温和大气CO2高浓度对应（见图1-2）[2]。图1 &巨大火成区和全球变暖Fig 1 &Large igneous provinces and global warming图2 &巨大火成区的规模比例Fig 2 The proportion of the large igneous provinces&120Ma前海底地幔柱喷发形成翁通爪哇海台，其释放的热量为6×1026J，海洋的质量为1.45×1024g，可使全球海水温度增高33℃，平均每万年海温升高0.1℃[1]。有证据表明，在古新世末不到6000年的时间内大洋底层水增温4℃以上[3]。海底火山活动引发的海温增高和CO2排放在全球气候变化中的作用不容忽视，这是白垩纪强烈火山活动、大气中高浓度CO2和异常高温一一对应的原因。最近发现在15~20Ma前南极的夏季温度要比现在高出大约11℃，最高可以达到大约7℃。这一南极地区的“绿化”过程最高峰大致出现在中新世中期，距今大约16.4~15.7Ma。中新世中期的温暖环境被认为应当对应于400~600ppm的大气二氧化碳浓度[4]。15 Ma前发生的哥伦比亚溢流玄武岩喷发是大气CO2浓度增加的原因（见图1-2）。在过去的20年中，研究人员搜集了有关古新世—始新世（5500万年前）最热现象（PETM）的数据。在PETM期间，地球的表面温度在1万年的时间里上升了9℃，而这一事件的起始温度要高于地球目前的气温。地球的温度在这一较高水平上一直持续了近10万年。在PETM期间，大气中的气体浓度上升了约700 ppm（百万分之一），即从1000 ppm升至1700 ppm——这比现今的385 ppm高出了4倍之多。据估计，温室气体的大量灌入形成了这一气温峰值。然而一项新的分析结果似乎并不能完全支持这一假设。研究人员模拟了在PETM期间，大气的灵敏度增加到翻一番的二氧化碳水平——2000 ppm，地球温度会发生何种变化。最终的结果显示，这些二氧化碳最高可以使温度升高3.5℃。这就意味着还有一些其他的因素使地球的温度升高了5.5℃。这一无法解释的变暖现象使人们对究竟是什么导致了重大且快速的气候变化的认知存在着一个缺口：二氧化碳不是造成古气候峰值唯一原因[5]。事实上，5500万年前的温度峰值与北大西洋边缘的巨大火成区同时出现，后者喷出的熔岩为哥伦比亚溢流玄武岩体积的3倍多。1000km3熔岩要释放1.6×1013 kg的CO2，3×1012kg的硫和3×1010kg的卤素。一个巨大火成区的累积过程要发生上千次这样的喷发，它使现代人类造成的污染物产生的影响相形见绌[1]。120Ma前海底热幔柱喷发形成翁通爪哇海台的体积为36×106km3，15 Ma前发生的哥伦比亚溢流玄武岩体积为1.3×106km3，释放的CO2分别为5.8×1017 kg和2.1×1016 kg。图3中可以看到，巨大火成区大部分处于海洋及其边缘，喷发物被海水过滤，减少火山灰降温作用，增强温室气体增温作用。海洋被加热，释放大量温室气体，两种因素都导致气温升高。&图3 全球巨大火成区Fig 3Global large igneous provinces&Engel and Engel给出了6亿年以来北美火山喷发曲线（见图4 ）[6]，Larson给出了1.5亿年以来全球地磁、洋壳产量、古温度、古海平面、黑色页岩的异常变化[7]，与图1-2的变化趋势基本一致。图4 &北美火山活动曲线（据Engel and Engel, 1964）[5]Fig. 4 The cure of volcanic activity in North America（after Engel and Engel, 1964）[5]&在过去4.5亿年中地球旋转速率、地磁轴视极移、洋脊的活动、海平面和气候变化有伴随出现的现象。地球旋转加速时期主要对应了正极性时期，而旋转减慢时期主要对应了负极性时期，前者如志留纪至早泥盆纪和中生代，这阶段由于地球旋转速度加快，使地磁极具正极性、洋脊活动增强、全球性海侵和古气候变暖。自晚泥盆纪至二叠纪和新生代，是地球旋转速度减慢时期，表现为负极性为主、洋脊活动减弱、全球性海退、气候剧烈变化和出现大冰期。这些资料表明，在几亿年时间尺度上，各种地质旋回有一定程度的相关性存在，与地球自转速度变化相对应[8]。叶淑华院士指出，在距今0.65-1.4亿年前的白垩纪，地磁场突然倒转，岩浆活动非常剧烈；大气温度比现在高18℃左右；海平面比现在约高150米；地球的自转变快；古生物大量灭绝；大气中CO2的含量十倍于现在；陨石增多[9]。在此期间，地球自转速度处于峰值。相反，437Ma的奥陶志留纪大冰期和437Ma的石炭二叠纪大冰期对应地球自转速度低谷。巨大火成区来自核幔边界地幔柱的猛烈喷发，核幔边界地幔柱喷发的能量又来自何处？理论模型研究和实际测量表明，地球内核自转较快，地壳和地幔自转较慢，形成地球内外圈层的差异旋转，核幔边界不仅是热交换边界，而且是圈层角动量交换的边界。最强的太阳辐射加强圈层角动量交换，使地壳和地幔自转变快，内核自转变慢，部分动能转化为热能积累在核幔边界。这是地球自转加速对应大规模地幔柱喷发的原因[1, 8-16]。化石种类数据的小波分析显示存在大约62Ma和140Ma两个明显周期[17-19]。这表明地表周期与地球深部周期的一致性。这些新的结果指出，各种地质过程的一致性可能是与深部地幔的活动变化相关的。银河年280Ma周期在地球大冰期和温暖期转换周期、地球自转长期变化周期、火山喷发长周期、陆海变动周期、造山作用周期、地磁极性变化长周期都有明显的表现。280Ma周期是140Ma周期的倍数周期，是140Ma周期受控于银河年周期的证据，最可能的因素是太阳辐射强度的变化。太阳风和太阳辐射量的变化可以压缩地球磁场，增强或减弱核幔角动量交换，对核幔边界的地幔柱活动有控制作用（图4）[1]。图5 &太阳辐射变化、核幔角动量交换和气候变化的关系 & & & & &Fig.5 Relation among solar radiation, core-mantleangular momentum and climate change巨大火成岩省形成时释放的CO2是导致全球变暖的重要原因，但是，导致全球变暖的巨大火成岩省有多种作用，温室效应只是其中的一种。使海洋底层水增温，这是巨大火成岩省无可替代的致暖作用。巨大火成岩省的海台和洋壳产量在白垩纪是最高的，洋壳产量的最高速度为37×106 km3/Ma（目前的洋壳产量为17×106 km3/Ma）[2, 8]，对海洋温度的提高贡献最大。存储在海洋中的碳只要释放2 %，就将使大气中的CO2含量增加一倍[20]。海洋是CO2的储库。在1 个大气压下，海水温度从0℃升高为25℃，每克海水可释放约1 cm3体积的CO2，释放量与残留量的比值约为1：1。目前全球海洋溶解的CO2是大气中CO2的13倍，以此比例，海水升温25℃，大气中CO2的含量应该增加到现在的6.5倍，这表明白垩纪海洋增温释放的CO2是大气CO2浓度增高的主要来源[20-22]。我们的研究表明，温室气体不是全球变暖的唯一原因。大规模的火山喷发不仅是温室气体增加的原因，而且是大规模地核热能释放的原因，全球变暖的热能主要来自地球内部。大规模生物灭绝是地球内部能量大规模释放的结果。在过去4.5亿年中地球旋转速率、地磁轴视极移、洋脊的活动、海平面和气候变化有伴随出现的现象。地球旋转加速时期主要对应了正极性时期，而旋转减慢时期主要对应了负极性时期，前者如志留纪至早泥盆纪和中生代，这阶段由于地球旋转速度加快，使地磁极具正极性、洋脊活动增强、全球性海侵和古气候变暖。自晚泥盆纪至二叠纪和新生代，是地球旋转速度减慢时期，表现为负极性为主、洋脊活动减弱、全球性海退、气候剧烈变化和出现大冰期。这些资料表明，在几亿年时间尺度上，各种地质旋回有一定程度的相关性存在，与地球自转速度变化相对应[8]。火山活动高峰对应全球气候变暖和地球自转加快，火山活动低谷对应全球气候变冷和对应地球自转减慢。火山喷发出大量的温室气体，与全球温暖期相对应（见表1和表2）。在全球温暖期，海洋吸收温室气体的能力伴随海温增减而消失，火山喷发出的温室气体大量积累在大气中，增强了温室效应。近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15℃，大气冷却了10-15℃[52]，而第四纪冰期到来之时，海洋底层水温度为0℃[53]，目前为2℃。这表明全球温暖期对应海洋底层水的高温期，全球大冰期对应海洋底层水低温期，海洋底层水是地球储存“冷能”的仓库[23]。新洋壳生成和海底火山活动引发的海温升高和海水中CO2释放在全球气候变化中的作用不容忽视，这是人为温室效应所不能达到的，因此，这一重要作用值得深入研究。&表1 &地球自转周期与地质旋回Table 1 &Earth’s rotation periods andgeological cycles时间/Ma地球自转全球气候生物灭绝事件&火山喷发形成物 & & & 体积/106km3480高峰温暖期&北美火山活动高峰437低谷大冰期&北美火山活动低谷370高峰温暖期&北美火山活动高峰280减慢&&北美火山活动减弱248减慢&&西伯利亚暗色岩230低谷大冰期&北美火山活动低谷160加快&&三大洋底重大裂解作用140加快&&香港超级火山139加快&&三大洋底重大裂解作用120高峰温暖期不明显 (水下喷发)翁通爪哇海台36120&&&北美火山活动高峰110高峰&大规模生物灭绝凯尔盖朗海台97&&&三大洋底重大裂解作用65&&恐龙灭绝德干暗色岩55&&陆生哺乳动物灭绝北大西洋火山边缘25低谷低温&&15加快变暖大规模生物灭绝哥伦比亚河溢流玄武岩1.310高峰变暖&&0低谷大冰期&北美火山活动低谷&表2 &地球自转周期、地质旋回和地磁极性倒转Table 2 &Earth’s rotation periods, geological cycles andgeomagnetic polarity reverse地质界线新生代/现在中生代/新生代侏罗纪/白垩纪古生代/中生代石炭纪/二叠纪下古生代/上古生代年代/102Ma0&0.65& 1.36& 2.25 2.80 3.45地壳自转减慢&加快&减慢&火山活动喷发最弱喷发中等喷发最强喷发中等喷发最弱喷发中等海陆变动大陆为主最大海退由主要是海变为大陆最大海侵由主要是大陆变到海大陆为主最大海侵由主要是还变到大陆气候变化第四纪大冰期&温暖期&石炭二叠纪大冰期&陆海分布类型大陆集中在北极&大陆分散在赤道&大陆集中在南极&造山作用生物灭绝第三纪大褶皱&白垩纪恐龙灭绝&石炭二叠纪大褶皱&地磁极性反向&正向&反向& & &我们的研究结论是，与中生代大规模火山喷发相比，目前的全球变暖规模微不足道，地球的真正灾难不是来自大气的二氧化碳，而是来自空间的撞击能量和地球深部的地核热能。&参考文献&1.杨学祥, 陈殿友. 火山活动与天文周期. 地质论评, 1999, 45(增刊): 33-42. Yang X X, ChenD Y. The Volcanoes and the Astronomical Cycles. Geological Review (in Chinese), 1999, 45(supper):33-42.2.Coffin M F, Eldholm O. Largeigneous provinces . Scientific American, ): 26-33.3.汪品先，翦知湣。寻求高分辨率的古环境记录。第四纪研究。1999，（1）：1~17 WANG P X, JIAN Z M. Searchinghigh-resolution paleoenmental records: A review. Quaternary Sciences. 1999，（1）：1~17.4.Sarah J. Feakins, Sophie Warny,Jung-Eun Lee. Hydrologic cycling over Antarcticaduring the middle Miocene warming. Nature Geoscience, 2012; DOI:10.1038/ngeo14985.Richard E. Z, James C. Z，Gerald R. D. Carbon dioxideforcing alone insufficient to explain Palaeocene–Eocene Thermal Maximum warming.Nature Geoscience 2, 576 - 580 (2009) doi:10.1038/ngeo5786.Engel A E J, Engel C G.Continention accretion and the evolution of North America.In: Advancing Frontiers in Geology and Geophysics. Indian Geophysical Union. 1984.7.Larson R L. Geologicalconsequences of superplumes. Geology, 3~966.8.Whyte M A. Turning points inPhanerozoic history. Nature, : 679-682.9.叶淑华. 人类对地球的新认识. 科学, ): 25-29.Ye S H. New understanding pf theearth in the 21st century. Science, ): 25-29.10.徐道一，杨正宗，张勤文，等。天文地质学概论。北京：地质出版社，1983。51 & & & & & & & & & & & XU D Y, YANG Z Z,ZHANG Q W, et al. An introduction to astrogeology (in Chinese). Beijing: GeologicalPublishing House, 1983. 51.11.杨冬红, 杨学祥.灾害频发和地磁减弱的关系. 世界地质,): 474-480.Yang D H, Yang X X. Relationship of frequent disasterswith geomagnetic weakening. Global Geology (in Chinese), ): 474-480.12.杨冬红, 杨学祥.地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 2013，28（1）：58-70。Yang D H, Yang X X. Study and model on variation of Earth’s Rotation speed. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28（1）：58-70.13.Song X D, Richards P G.Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core[J].Nature, : 221-224.14.杨学祥，陈殿友. 地核的动力作用[J]. 地球物理学进展，1996，11（1）：68-74. Yang X X, Chen D Y. Action of the earth core[J]. Progress in Geophysics,): 68-74.15.杨学祥，张玺云. 热幔柱的启动动力[J]. 世界地质，1996，15（2）：68-74.Yang X X, Zhang X Y. Staring power of plumes[J]. Global Geology, ):68-74.16.杨学祥, 陈震,刘淑琴等. 地球内核快速旋转的发现与全球变化的轨道效应. 地学前缘,): 187-193.Yang X X, Chen Z, Liu S Q, et al. The discovery of fastrotation of the earth’s inner core and orbital effect of global changes. EarthScience Frontiers (in Chinese), ): 187-193.17.杨学祥, 陈殿友.地球差异旋转动力学. 长春:吉林大学出版社, -33,79,120-122,196-198.Yang X X, Chen D Y. Geodynamics ofthe Earth’s differential rotation and revolution. Changchun:Jilin University Press (in Chinese), -33, 120-122, 196-198.18.AndreasProkoph, Hafida El Bilali, Richard Ernstb. Periodicities in the emplacement of large igneous provincesthrough the Phanerozoic: Relations to ocean chemistry and marine biodiversityevolution. Geoscience Frontiers. Available online 24 August 2012.19.Michael R. Rampino, Andreas Prokoph. Are Mantle Plumes Periodic?Eos, Transactions American Geophysical Union.): 113–114.20.J. Houghton. 全球变暖. 北京:气象出版社,1998. 30. J. Houghton. Globalwarming. Beijing:Meteorological Press,1998. 30.21.杨学祥, 张中信,陈殿友, 等.地核能量的积累与释放. 地壳形变与地震. &):85-92. Yang X X, ZhangZ X, Chen D Y, et al. Energyaccumulation and liberation in earth’s core (in Chinese). Crustal Deformationand Earthquake. ): 85~92.22.杨学祥, 陈殿友.热幔柱构造与地核热能. 地壳形变与地震. ):27-36. Yang X X,Chen D Y. &Mantle plume tectonics andthermal energy of the core (in Chinese). Crustal Deformation and Earthquake. ): 27~36.23.Claude J A, Stephen H S. Theevolution of the earth. ScientificAmerican, ): 44-51.24.李四光. 天文、地质、古生物资料摘要. 北京: 科学出版社.1972. 66.Li S G. Abstract of datum in astronomical, geological and primitiveorganism (in Chinese). Beijing:Science Press. 1972, 66.25. 杨冬红, 杨学祥. 地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 2013，28（1）：58-70。&相关报道小行星撞击和火山喷发双重打击致恐龙灭绝&腾讯科学2015年10月03日07:43分享 & &[摘要]《今日科学》发表的一项最新研究称，有最新证据表明陨石撞击并非恐龙灭绝的唯一原因。&小行星撞击和火山喷发双重打击致恐龙灭绝 & &科学家研究发现，陨石撞击并非恐龙灭绝的唯一原因 & &腾讯科学讯据国外媒体报道，科学家研究发现，数百万年以前的印度地区喷发出了大量熔岩，在大约50万年的时间里，向地球表面喷发出约12275立方英里（约合512000立方公里）的岩浆。 & &火山喷发的这片遗迹现在被科学家们称为德干地盾，对于这一地域的最新分析表明，在希克苏鲁伯陨石撞击发生后的5万年内，这场喷发得到了加速。这一时间跨度对于人类来说非常遥远，但是在地质学上只是一眨眼的功夫。 & &在地质学领域，科学家们对德干地盾进行了许多探索和研究。这项研究的合著者MarkRichards和他的同事们已经在这一地区工作了数十年时间，今年早些时候Richards发表了一篇论文。论文中指出，希克苏鲁伯陨石撞击导致地球一场震动，它帮助引发或者加速了印度地区的火山喷发。更加精确的数据表明，陨石撞击和喷发同时发生不太可能是一种巧合。 & Richards称：“如果我们高度精确的数据将陨石撞击、大灭绝和火山大喷发这三个事件更紧密的联系到一起，人们将不得不接受它们之间存在联系的可能性。” & &作者认为，有可能的是虽然陨石撞击给白垩纪的生命带来了严重的打击，但是真正的死亡打击稍后才真正来到。在形成德干地盾的火山喷发期间，长达50多万年里不断有气体排放到大气中，引起气候变化，导致地球上的大部分生命灭绝，而且陨石撞击的影响阻止了物种的反弹（陨石撞击产生的大量灰尘和气体也给气候带来的变化）。 & &普林斯顿大学的科学家在2011年发表的一项研究得出了一个类似的结论，他们发现在陨石撞击后浮游生物的化石在体型和数量上都出现了缓慢的收缩，只有部分变化多样的物种得以存活。 & &首席研究员Paul Renne称：“根据我们对岩浆的日期测定，我们能够非常确定火山喷发和陨石撞击的5万年内发生了大灭绝，剩下的就需要我们对于关键的致命因素进行区分。但是从根本上说我们不太可能将大气效果归咎于其中的一种事件，因为它们几乎发生在同一时间。” & &火山喷发导致的地质构造被称作溢流玄武岩，而且地质学家们仍然在对它们进行更多的探索。尽管德干地盾可以说是最著名的，但是太平洋中有着更大的Ontong-Java平原。科学家们认为这些大喷发的真正来源来自于地幔的深处，接近地球核心的外边缘。（过客/编译）
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自杨学祥科学网博客。链接地址：
上一篇：下一篇：
当前推荐数：7
评论 ( 个评论)
扫一扫，分享此博文
作者的精选博文
作者的其他最新博文
热门博文导读
Powered by
Copyright &