巨大的火山比地質學家此前預想的更頻繁地向遠古地球噴出熔岩。地質記錄分析顯示，在過去30億年中，至少發生了10次與此前已知的最大規模相當的噴發。
此類噴發與地球歷史上一些最深刻的變化有關。其中包括最大規模的物種大滅絕，它發生在2.52億年前，當時火山將熔岩和有毒氣體覆蓋了西伯利亞。
“隨著我們回溯時間，我們正在發現同樣巨大的事件，”領導這項工作的加拿大渥太華卡爾頓大學和俄羅斯托木斯克州立大學的地質學家理查德·恩斯特說。“這些都是宏偉的巨大事物。”
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瞭解此類噴發發生的時間和地點可以幫助地質學家查明礦床，重建過去的超級大陸，並瞭解行星地殼的誕生。研究其他行星上此類火山活動甚至可以揭示早期地球地質歷史的線索。
恩斯特本月向資助這項工作的行業聯盟介紹了這些發現。他預計將在年底前透過巴黎世界地質圖委員會的地圖公開資料。
“這可能會成為未來十年具有決定意義的資料庫，”澳大利亞霍巴特塔斯馬尼亞大學的海洋地球物理學家邁克·科芬說。
令人驚訝的是，遠古的噴發幾乎就潛伏在眼皮底下。它們噴出的熔岩早已被侵蝕殆盡，但將熔岩從地球深處輸送到火山的地下管道系統仍然存在。
蛛絲馬跡
恩斯特和他的同事們在全球範圍內搜尋這種管道系統的蹤跡。它通常表現為遠古熔岩噴射的放射狀輻條，呈扇形分佈在早已消失的火山喉部周圍。地質學家繪製了這些被稱為巖牆群的特徵，並使用鈾鉛測年法來確定每個巖牆中岩石的年齡。透過匹配巖牆的年齡，研究人員可以將來自單次巨大噴發的巖牆連線起來。在他們的調查中，他們發現了許多此類重大火山事件的證據。
每一個新確定的噴發都進入了恩斯特的資料庫。“到目前為止，我們已經發現了大約10到15個可能與西伯利亞事件相當的噴發，”恩斯特說，“這些噴發要麼是我們不知道的，要麼只是略有了解，但不知道它們的真實程度。”
其中包括髮生在澳大利亞的13.2億年前的噴發，它與中國北方的噴發有關。馬拉喀什卡迪·阿亞德大學的地質學家納斯雷丁·尤比說，透過連線跨越大陸的巖牆群，科學家們可以更好地瞭解地球地殼是如何隨著時間推移而移動的。
從技術上講，這些噴發被稱為“大型火成岩省”（LIP）。它們可以在數百萬年內噴出超過一百萬立方公里的岩石。相比之下，1980年華盛頓州聖海倫斯火山的噴發僅噴出了10立方公里。
這些大型事件還會釋放氣體，這些氣體可以在地質學意義上的瞬間改變大氣溫度和海洋化學成分。上個月發表的一項模型研究表明，在西伯利亞噴發高峰期，全球氣溫可能每年飆升高達 7°C (F. Stordal et al. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 471, 96–107; 2017)。來自噴發的硫顆粒很快就會導致全球降溫和酸雨；超過 96% 的海洋物種滅絕。
但奧斯陸大學的火山學家摩根·瓊斯說，隨著時間推移，LIP 如何影響全球環境的圖景變得越來越模糊。年代測定的不確定性增加，將個別噴發與特定的環境影響聯絡起來變得困難。“這已達到我們理解的極限，”他說。
平均而言，LIP 大約每 2000 萬年發生一次。最近一次是 1700 萬年前的哥倫比亞河噴發，發生在今天的美國西北部。
紐約州立大學布法羅分校的火山學家特蕾西·格雷格說，在地球上發現更多的 LIP 有助於從更廣闊的角度看待鄰近行星的地質歷史。她和恩斯特將於下週在德克薩斯州舉行的行星科學會議上主持一次關於太陽系 LIP 的會議。
格雷格指出，金星、火星、水星和月球都顯示出巨大噴發的跡象。在月球上，LIP 式火山活動早在 38 億年前就開始了；在火星上，可能在 35 億年前就開始了。但由於沒有板塊構造來保持地表活躍，這些噴發最終停止了。
“其他行星天體保留了關於行星演化最早期的資訊，這些資訊我們在地球上已經丟失了，”格雷格說。“它們可以讓我們瞭解我們自己星球的早期歷史。”
本文經許可轉載，並於2017年3月14日首次發表。