近日，汤加海底火山接连发生剧烈喷发，引发巨大海啸。中国地质大学（武汉）研究员沈俊告诉《中国科学报》，约两亿年前的三叠纪与侏罗纪之交，也产生过巨大的火山喷发（中大西洋大火成岩省），其喷发强度远远大于此次汤加火山喷发的规模。近日，一支国际科研团队在远离中大西洋大火成岩省火山喷发口的地区发现了显著的火山记录，进一步揭示其产生了地球表层碳量、碳同位素和陆地化学风化显著波动，对全球气候的影响非常大。
三叠纪与侏罗纪之交是地球演化最为显著的地质突变期，发生了频繁的火山活动、气候剧变以及大规模的生物灭绝事件。论文通讯作者之一、中科院南京地质古生物研究所研究员王永栋告诉《中国科学报》，这次大灭绝事件被认为与地质历史时期的中大西洋大火成岩省大规模火山熔岩喷发有关。了解和揭示这次大灭绝事件的诱发因素，一直是热点前沿科学问题之一。我们希望在东亚地区找到相应的火山活动证据。
三叠纪与侏罗纪之交的火山喷发主要发生时间跨度近60万年，形成了横跨北美和邻近联合大陆（简称为盘古大陆）地区的大规模岩浆沉积，并导致了一系列气候和生态环境的剧变和扰动。火山活动向大气中排放了大量富含轻碳的二氧化碳和甲烷气体，造成了全球范围内的碳同位素负偏现象。不断增加的二氧化碳等温室气体，引发气候变暖、海洋缺氧和海水酸化，并导致侏罗纪早期的大陆化学风化作用不断增强。
由于汞元素可以在大气中进行长距离的传输，十分有利于在大范围的陆、海地层中保存下来，因此可以作为追踪火山活动痕迹的良好指标。沈俊等人从2015年开始开展相关的合作研究。他们发现，在三叠纪与侏罗纪之交，沉积物中汞记录的研究报道主要集中在当时被称为泛大陆的特提斯西缘的海相沉积地区，而远离泛大陆的特提斯东缘陆相地区，研究和记录则十分缺乏，尤其对这一时期陆相沉积物中汞元素记录的关注非常少。
研究结果显示，在三叠纪与侏罗纪之交大灭绝界线附近，位于东亚地区的准噶尔盆地和四川盆地的两个剖面都显示出明显的汞浓度的富集并伴随着碳同位素的负偏，指示火山喷发对汞和碳循环有着巨大的影响。另外，团队还发现，位于高纬度地区的准噶尔盆地，其化学风化作用的加强与汞浓度的峰值几乎同时发生；而位于中低纬度的四川盆地，化学风化强度增大则滞后于汞浓度的峰值约20万年。
上述发现表明火山活动引起的化学风化强度增大在高纬度反应更快，类似于现今地球表层的“高纬度放大效应”。
增强的化学风化作用持续了约200万年，这与碳循环模型的结果预测是一致的，即碳释放事件发生后，大气中过量二氧化碳的减少需要时间。这意味着该转折期地球自我调节温室效应花费了200万年左右的时间。谈及这一研究成果，沈俊向《中国科学报》透露，我们与南京古生物所开展交叉合作研究，在发育完好且连续的三叠纪和侏罗纪地层剖面上，开展高精度采样和研究，这对于获得科研数据非常关键。