巨大的火山比地质学家此前预想的更频繁地向远古地球喷出熔岩。地质记录分析显示，在过去30亿年中，至少发生了10次与此前已知的最大规模相当的喷发。
此类喷发与地球历史上一些最深刻的变化有关。其中包括最大规模的物种大灭绝，它发生在2.52亿年前，当时火山将熔岩和有毒气体覆盖了西伯利亚。
“随着我们回溯时间，我们正在发现同样巨大的事件，”领导这项工作的加拿大渥太华卡尔顿大学和俄罗斯托木斯克州立大学的地质学家理查德·恩斯特说。“这些都是宏伟的巨大事物。”
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了解此类喷发发生的时间和地点可以帮助地质学家查明矿床，重建过去的超级大陆，并了解行星地壳的诞生。研究其他行星上此类火山活动甚至可以揭示早期地球地质历史的线索。
恩斯特本月向资助这项工作的行业联盟介绍了这些发现。他预计将在年底前通过巴黎世界地质图委员会的地图公开数据。
“这可能会成为未来十年具有决定意义的数据库，”澳大利亚霍巴特塔斯马尼亚大学的海洋地球物理学家迈克·科芬说。
令人惊讶的是，远古的喷发几乎就潜伏在眼皮底下。它们喷出的熔岩早已被侵蚀殆尽，但将熔岩从地球深处输送到火山的地下管道系统仍然存在。
蛛丝马迹
恩斯特和他的同事们在全球范围内搜寻这种管道系统的踪迹。它通常表现为远古熔岩喷射的放射状辐条，呈扇形分布在早已消失的火山喉部周围。地质学家绘制了这些被称为岩墙群的特征，并使用铀铅测年法来确定每个岩墙中岩石的年龄。通过匹配岩墙的年龄，研究人员可以将来自单次巨大喷发的岩墙连接起来。在他们的调查中，他们发现了许多此类重大火山事件的证据。
每一个新确定的喷发都进入了恩斯特的数据库。“到目前为止，我们已经发现了大约10到15个可能与西伯利亚事件相当的喷发，”恩斯特说，“这些喷发要么是我们不知道的，要么只是略有了解，但不知道它们的真实程度。”
其中包括发生在澳大利亚的13.2亿年前的喷发，它与中国北方的喷发有关。马拉喀什卡迪·阿亚德大学的地质学家纳斯雷丁·尤比说，通过连接跨越大陆的岩墙群，科学家们可以更好地了解地球地壳是如何随着时间推移而移动的。
从技术上讲，这些喷发被称为“大型火成岩省”（LIP）。它们可以在数百万年内喷出超过一百万立方公里的岩石。相比之下，1980年华盛顿州圣海伦斯火山的喷发仅喷出了10立方公里。
这些大型事件还会释放气体，这些气体可以在地质学意义上的瞬间改变大气温度和海洋化学成分。上个月发表的一项模型研究表明，在西伯利亚喷发高峰期，全球气温可能每年飙升高达 7°C (F. Stordal et al. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 471, 96–107; 2017)。来自喷发的硫颗粒很快就会导致全球降温和酸雨；超过 96% 的海洋物种灭绝。
但奥斯陆大学的火山学家摩根·琼斯说，随着时间推移，LIP 如何影响全球环境的图景变得越来越模糊。年代测定的不确定性增加，将个别喷发与特定的环境影响联系起来变得困难。“这已达到我们理解的极限，”他说。
平均而言，LIP 大约每 2000 万年发生一次。最近一次是 1700 万年前的哥伦比亚河喷发，发生在今天的美国西北部。
纽约州立大学布法罗分校的火山学家特蕾西·格雷格说，在地球上发现更多的 LIP 有助于从更广阔的角度看待邻近行星的地质历史。她和恩斯特将于下周在德克萨斯州举行的行星科学会议上主持一次关于太阳系 LIP 的会议。
格雷格指出，金星、火星、水星和月球都显示出巨大喷发的迹象。在月球上，LIP 式火山活动早在 38 亿年前就开始了；在火星上，可能在 35 亿年前就开始了。但由于没有板块构造来保持地表活跃，这些喷发最终停止了。
“其他行星天体保留了关于行星演化最早期的信息，这些信息我们在地球上已经丢失了，”格雷格说。“它们可以让我们了解我们自己星球的早期历史。”
本文经许可转载，并于2017年3月14日首次发表。