研究发现，火山活动导致的臭氧消耗可能是二叠纪生物大灭绝的原因之一

中国梅山剖面二叠纪-三叠纪界线地层和硫同位素。致谢:李等人2024年。

（化石网cnfossil.com）据美国物理学家组织网（汉娜·伯德）：亿万年前对地球生态系统造成破坏的致命物种大灭绝的概念几十年来一直吸引着公众和科学家。

杰克·塞普科斯基和大卫·劳普在1982年发表了一篇开创性的出版物，确定了地球地质历史上的“五大”灭绝事件，这些事件被定义为奥陶纪末期（约4.44-4.45亿年前，Ma）、泥盆纪晚期（约3.59-3.72亿Ma）、二叠纪末期（约2.52亿Ma）、三叠纪末期（约2.01亿Ma）和白垩纪末期（约66 Ma）。二叠纪末事件被认为是这些生物危机中最大的一次。

在这场灾难中，据估计约81%的海洋物种和约70%的陆地脊椎动物物种灭绝。但受此次事件影响的不仅仅是动物，陆地植物也经历了重大的突变和破坏。

西伯利亚大火成岩省的爆发式火山活动面积估计为7，000，000平方公里，大量火山碎屑流沉积证明了这一点，并被认为是二叠纪末大灭绝最有可能的触发因素。这造成了广泛的破坏性影响，如海洋缺氧、硫化氢中毒、酸雨、臭氧消耗和全球变暖。

发表在《化学地质学》上的新研究调查了火山活动破坏臭氧层和地球辐射增强之间的联系，从而导致地球上大量不可逆的变化。

中国南京大学博士后研究员李如草博士及其同事研究了中国南方梅山地区火山灰层中的黄铁矿，以测量硫同位素并了解火山排放的二氧化硫对平流层臭氧的影响。

进入平流层的火山活动与导致二叠纪末大灭绝的后果之间关系的示意图解释。a）二叠纪期间，臭氧层保护地球免受太阳辐射的影响。b）火山爆发将二氧化硫和其他分子输入平流层，破坏了臭氧层，导致二氧化硫光解产生MIF-S硫酸盐气溶胶，这些气溶胶被输送到海洋并发生化学反应产生硫化氢，使水柱呈硫化和缺氧状态。c）火山爆发后，臭氧层没有得到恢复，长时间的紫外线照射对陆地和海洋动植物造成了无法生存的损害。致谢:李等人2024年。

为此，研究小组使用二次离子质谱来检测微观黄铁矿颗粒（10-30微米）中三种硫同位素（硫-33、硫-34和硫-36）的存在。

科学家们在研究区的一个地层中发现了+0.30 ‰至+0.94 ‰的质量无关分馏硫同位素（MIF-S）的明显正变化，该地层位于指定的二叠纪末地层下方几厘米处，那里的火山灰层丰度也相应增加。然而，在指定为全球层型剖面和二叠纪-三叠纪界线点（GSSP）的地层中，没有明显的MIF-S信号。

李博士和他的同事们指出，由于地球氧气收支和臭氧形成随着时间的推移而逐渐增加，最终影响了硫的氧化，因此很少在年龄小于20亿年的岩石中发现如此显著的变化。

火山喷发可能导致这场行星灾难的过程与紫外线辐射引起的二氧化硫光解（由于吸收光而导致的分子分解）有关。

一旦火山爆发破坏了臭氧层并进入平流层，阻挡太阳紫外线辐射的氧气分子就会减少，导致二氧化硫分子转化为MIF-S硫酸盐气溶胶，从陆地转移到海洋。这确实得到了模拟的支持，模拟表明显生宙（约538 Ma开始）大气氧含量从30%下降到二叠纪末的一半。

李博士和他的同事认为，海洋中的硫酸盐还原菌随后将保存MIF-S的分子转化为硫化氢，使海洋领域既充满硫化物又缺氧——这对生存来说是一种灾难性的组合。随着陆地生物暴露在高强度的紫外线辐射下，海洋浅层透光层的氧气生产者受到负面影响，随着氧气供应减少，这种辐射会通过水柱过滤。最终，地球无法逃脱臭氧破坏的破坏性影响。

近几十年来，对臭氧消耗的担忧对地球上的陆地和海洋生物以及人类产生了非常现实的影响，尽管这种影响没有那么严重。