一个国际科学家团队同步了大西洋和太平洋的关键气候记录，以揭示在恐龙灭绝前最后一百万年（白垩纪/古新世边界）期间的事件序列。新的高分辨率地球化学记录首次揭示了巨大洪水玄武岩火山活动的两个主要喷发阶段何时以及如何对6600万至6700万年前晚马斯特里赫特时期的气候和生物产生影响。
在一万到一百万年的时间尺度上，地球表面的气候动态受到外部和内部过程的驱动。地球内部提供来自放射性衰变的热量以及火山气体释放的化学化合物，如二氧化硫（SO2）和二氧化碳（CO2）。地球绕太阳的准周期性变化调节着入射太阳辐射在地球表面的数量及其在不同纬度上的分布，从而影响季节的长度和强度。通过我们星球表面复杂的地球化学相互作用，以上两个过程的相互作用塑造并调节着我们生活的气候。
“就像节拍器一样，我们利用地质数据中印记的太阳辐射的有节奏的变化来同步来自南大西洋和西北太平洋的地质气候档案。这些关键记录跨越了白垩纪的最后一百万年，并同步到5,000年或更短，地质学上在6600万年前简直是一眨眼的功夫，”来自不来梅大学MARUM – 海洋环境科学中心的首席作者托马斯·韦斯特霍尔德表示。为了揭示跨区域地球气候历史的因果论证，这种同步是必要的。“所以，我们将地质记录在时间上完美排列，并观察到两个海洋中气候和生物的两次重大变化是同时发生的。但我们必须找到一种方法来测试这些变化是否是由与印度德干地台相关的大规模火山喷发引起的，”韦斯特霍尔德说。
德干地台的玄武岩厚度可达两公里，覆盖了印度西部的大片地区。这种大规模的火山活动淹没整个景观被地球科学家称为大火成岩省。在地球历史上的几次，德干地台导致了地表生命的大规模灭绝事件。特别是在洪水玄武岩形成过程中，释放的火山气体如碳和二氧化硫可能发挥了关键作用。
“洪水玄武岩的形成及其随后的风化将在海洋中留下地球化学指纹。因此，我们测量了南大西洋和西北太平洋沉积物中的铱同位素组成。它们应该在同一时间显示出相同的指纹，”进行地球化学分析的共同作者日本东京大学的黑田纯一郎说。
“令人惊讶的是，我们发现两种海洋中的铱同位素组成有两个步骤与德干地台在晚白垩世的重大喷发阶段同时发生。而更令人惊讶的是，这些步骤对环境的影响有所不同，这在钻探核心的化石残骸中有所记录，”托马斯·韦斯特霍尔德说。
新数据难以理解，但地球化学建模帮助揭示了它们的秘密。“爆发的洪水玄武岩的体积在德干地台火山活动的早期阶段必须比以前认为的要大得多。相关的不同碳和二氧化硫的排放对全球气候系统产生了多种影响，”美国犹他州立大学的唐·佩曼说，他进行了地球化学建模。根据新的发现，在德干地台火山活动开始时，通过放射同位素方法独立测定的66.288百万年，发生了一次富含硫的喷发初脉冲，对生态系统造成局部甚至可能是全球的压力。
