火山喷发，CO2却在下降？

在我们的直觉里，火山是温室效应的同谋。它向天空喷射二氧化碳和其他火山物质，熔岩覆盖大地，高温灼烧海洋，最终让整个星球喘不过气。这种印象并非没有来由——2.52亿年前，西伯利亚大地裂开，涌出的岩浆点燃了通古斯盆地厚厚的有机质地层，释放出天文数字级别的温室气体，最终杀死了地球上超过90%的物种。那是显生宙最惨烈的一次大灭绝，而火山，是公认的凶手。

↑夏威夷冒纳罗亚火山喷发

但地球的逻辑从来不只有一个版本。

↑大火成岩省喷发伴随的物理和化学反应

大约2.6亿年前，今天中国西南的地底下，一根来自地幔深处的热柱正在悄悄靠近地壳。这类事件在地质学里有个专门的名字：大火成岩省。当热柱撞上地壳底部，熔岩便会在数百万年内持续涌出，规模动辄超过十万立方千米，足以覆盖数个省份。这一次，它塑造了峨眉山大火成岩省，在四川盆地西缘留下了绵延至今的玄武岩地层。

时间上，这场喷发与一次生物危机高度重合——瓜德鲁普世末期灭绝事件。大量浅海生物在这一时期消失：珊瑚礁垮塌，腕足动物衰减，一类叫作“筳”的有孔虫彻底绝灭。于是，顺理成章的推断出现了：是峨眉山的火山气体窒息了这些生命，是二氧化碳让海洋变酸、让气温攀升。但这个推断缺少最关键的证据：那段时期大气中二氧化碳浓度的真实记录。

↑冰芯

要读取2.6亿年前的大气成分，不能靠钻孔取冰芯——最古老的冰芯也只能追溯到几百万年前。科学家转而依靠一种更迂回、也更精巧的方法：从古老的海相沉积岩中提取植烷。植烷是叶绿素分子的降解产物，亿万年来静静封存在岩层之中。浮游植物进行光合作用时，固定碳的效率会随大气中二氧化碳浓度的变化而改变，这种差异会被记录在碳同位素的比值上。通过精确测量四川广元一处剖面里的植烷碳同位素，研究者得以将这些化学信号反推为当时的大气二氧化碳估算值。结果令人意外。

↑叶绿素a的结构，其侧链含有一个植烷基

数据显示，在峨眉山大火成岩省的早期和主喷发期，大气中的二氧化碳浓度非但没有升高，反而从约700 ppm持续下滑至350 ppm左右——几乎减半。更耐人寻味的是，二氧化碳浓度的最低谷，恰好与火山活动最剧烈的时段吻合。换言之，熔岩流得越汹涌，空气中的碳反而越少。这与教科书的预测完全相反，而答案藏在喷发开始之前。

地幔热柱在冲破地壳之前，会先在地壳底部积聚，像一只巨大的手从下方顶起大地。研究显示，在峨眉山火山喷发前约300万年，扬子克拉通南部经历了大规模穹形隆升，整片区域被抬高超过1000 m，影响范围的半径约达800 km。今天我们仍能在地层里读到这段历史：茅口组石灰岩顶部发育着古风化壳、古岩溶地貌，不整合面向中心逐渐增厚，都是当年地表被抬出海面的痕迹。

隆升的后果是决定性的。原本沉睡在海底的大量碳酸盐岩被抬出水面，暴露在温暖湿润的地表，开始以极快的速度风化溶蚀。碳酸盐岩的风化本质上是一个吸收二氧化碳的化学过程：石灰岩与水和二氧化碳反应，将碳从大气中抽走，转化为溶解在水中的碳酸氢根离子，最终流入海洋。研究者估算，这片隆升区域平均遭受了约150 m厚度的侵蚀，参与风化的石灰岩总量极为可观，其吸碳规模甚至超过了当时大气中二氧化碳的总储量。

与此同时，峨眉山玄武岩本身的含碳量也异常偏低，远不及西伯利亚暗色岩这类与大灭绝紧密挂钩的火山岩。峨眉山的火山，天生就是个沉默寡言的i人，没有喷出过多少二氧化碳。两个因素叠加——碳汇强劲，碳源微弱——共同造就了那段大气二氧化碳反常下降的历史。如果峨眉山喷发期间二氧化碳不升反降，那场灭绝的真正诱因是什么？

↑一组非常生动的演化示意图，像连环画一样重现了整个火山事件影响地球碳循环的三个关键幕。第一幕里，地下深处涌动的地幔柱把原本安安静静躺在海底的厚重石灰岩硬生生顶出了海面，大面积暴露的岩石开始疯狂风化，吸干了空气中大量的二氧化碳。到了第二幕，也就是火山开始最猛烈喷发的主力时期，由于喷出的岩浆本身就比较“缺气”，没有释放多少温室气体，导致此时的大气二氧化碳浓度不仅没涨，反而跌到了谷底。直到第三幕，火山进入了演化后期，开始喷发另一种富含气体的岩浆，伴随着大量温室气体的疯狂释放，大气中的二氧化碳浓度这才开始真正飙升。

答案可能比我们想象的更复杂。在早期碳浓度持续下滑的背景下，气候非但没有变暖，反而可能趋于凉化。对于那些世代栖居在温暖浅海的生物而言，这本身已足以打乱它们的生存节律。随后，当峨眉山进入硅质爆发阶段，二氧化碳才骤然回升，在约2.591亿至2.574亿年前攀上约1000 ppm的峰值。海洋酸化和快速升温接踵而至，对已然受损的生态系统施以最后一击。灭绝的故事是分两幕上演的：先是凉化的隐性侵蚀，后是升温的突然终结。

峨眉山的案例，触及了一个困扰科学界已久的问题：为什么有些大火成岩省与大灭绝如影随形，有些却没有留下同等量级的生态创伤？关键似乎不在于火山喷了多少，而在于它喷的是什么，以及它喷发之前，地球已经历了什么。

西伯利亚暗色岩的致命性，很大程度上源于它的地质“运气”——岩浆恰好侵入了富含有机质的通古斯盆地，将那里埋藏亿年的碳一把点燃，制造出远超普通岩浆的温室气体。峨眉山则不同，它的岩浆主要与碳酸盐岩为伍，不仅没有额外的碳可以释放，连玄武岩本身的含碳量都低得出奇。更关键的是，喷发之前数百万年的地壳隆升，已经在地表悄然布置了一张巨大的碳汇网络，等到熔岩终于涌出时，吸碳的机器早已全速运转。

↑西伯利亚暗色岩的熔岩范围

这意味着，评估任何一次火山事件对气候的影响，不能只盯着喷发本身，还必须追溯它的“前史”——地幔柱如何改造地貌，岩浆与什么岩石相遇，当时的大陆位于哪个纬度，海洋的缓冲系统处于什么状态。每一个变量都可能让故事走向截然不同的结局。

↑火山

我们正生活在一个大气二氧化碳浓度超过420 ppm的时代，而峨眉山喷发最剧烈的那段岁月，这一数值曾跌至约350 ppm。历史上规模最大的火山活动之一，反而把大气中的碳降到了接近今天人类视为“安全线”的水平。

这不是说火山是无害的，也不是说碳循环里藏着某种自我修复的万能魔法。峨眉山案例的意义，在于它提醒我们：地球系统的反馈从来不是单向的。一个直觉上理所当然的结论：超级火山必然引发温室效应，把其放入真实的地质背景中，可能会被彻底颠覆。

参考文献

Shen, J., Zhang, Y.G., Yuan, D.-X. & Xu, Y.-G. (2026). Atmospheric CO₂ drawdown during the Emeishan flood basalt volcanism. Nature Communications, 17, 1657.

来源：石头科普工作室

编辑：丁香叶子

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