火山噴發，CO2卻在下降？

在我們的直覺里，火山是溫室效應的同謀。它向天空噴射二氧化碳和其他火山物質，熔巖覆蓋大地，高溫灼燒海洋，最終讓整個星球喘不過氣。這種印象并非沒有來由——2.52億年前，西伯利亞大地裂開，涌出的巖漿點燃了通古斯盆地厚厚的有機質地層，釋放出天文數字級別的溫室氣體，最終殺死了地球上超過90%的物種。那是顯生宙最慘烈的一次大滅絕，而火山，是公認的兇手。

↑夏威夷冒納羅亞火山噴發

但地球的邏輯從來不只有一個版本。

↑大火成巖省噴發伴隨的物理和化學反應

大約2.6億年前，今天中國西南的地底下，一根來自地幔深處的熱柱正在悄悄靠近地殼。這類事件在地質學里有個專門的名字：大火成巖省。當熱柱撞上地殼底部，熔巖便會在數百萬年內持續涌出，規模動輒超過十萬立方千米，足以覆蓋數個省份。這一次，它塑造了峨眉山大火成巖省，在四川盆地西緣留下了綿延至今的玄武巖地層。

時間上，這場噴發與一次生物危機高度重合——瓜德魯普世末期滅絕事件。大量淺海生物在這一時期消失：珊瑚礁垮塌，腕足動物衰減，一類叫作“筳”的有孔蟲徹底絕滅。于是，順理成章的推斷出現了：是峨眉山的火山氣體窒息了這些生命，是二氧化碳讓海洋變酸、讓氣溫攀升。但這個推斷缺少最關鍵的證據：那段時期大氣中二氧化碳濃度的真實記錄。

↑冰芯

要讀取2.6億年前的大氣成分，不能靠鉆孔取冰芯——最古老的冰芯也只能追溯到幾百萬年前。科學家轉而依靠一種更迂回、也更精巧的方法：從古老的海相沉積巖中提取植烷。植烷是葉綠素分子的降解產物，億萬年來靜靜封存在巖層之中。浮游植物進行光合作用時，固定碳的效率會隨大氣中二氧化碳濃度的變化而改變，這種差異會被記錄在碳同位素的比值上。通過精確測量四川廣元一處剖面里的植烷碳同位素，研究者得以將這些化學信號反推為當時的大氣二氧化碳估算值。結果令人意外。

↑葉綠素a的結構，其側鏈含有一個植烷基

數據顯示，在峨眉山大火成巖省的早期和主噴發期，大氣中的二氧化碳濃度非但沒有升高，反而從約700 ppm持續下滑至350 ppm左右——幾乎減半。更耐人尋味的是，二氧化碳濃度的最低谷，恰好與火山活動最劇烈的時段吻合。換言之，熔巖流得越洶涌，空氣中的碳反而越少。這與教科書的預測完全相反，而答案藏在噴發開始之前。

地幔熱柱在沖破地殼之前，會先在地殼底部積聚，像一只巨大的手從下方頂起大地。研究顯示，在峨眉山火山噴發前約300萬年，揚子克拉通南部經歷了大規模穹形隆升，整片區域被抬高超過1000 m，影響范圍的半徑約達800 km。今天我們仍能在地層里讀到這段歷史：茅口組石灰巖頂部發育著古風化殼、古巖溶地貌，不整合面向中心逐漸增厚，都是當年地表被抬出海面的痕跡。

隆升的后果是決定性的。原本沉睡在海底的大量碳酸鹽巖被抬出水面，暴露在溫暖濕潤的地表，開始以極快的速度風化溶蝕。碳酸鹽巖的風化本質上是一個吸收二氧化碳的化學過程：石灰巖與水和二氧化碳反應，將碳從大氣中抽走，轉化為溶解在水中的碳酸氫根離子，最終流入海洋。研究者估算，這片隆升區域平均遭受了約150 m厚度的侵蝕，參與風化的石灰巖總量極為可觀，其吸碳規模甚至超過了當時大氣中二氧化碳的總儲量。

與此同時，峨眉山玄武巖本身的含碳量也異常偏低，遠不及西伯利亞暗色巖這類與大滅絕緊密掛鉤的火山巖。峨眉山的火山，天生就是個沉默寡言的i人，沒有噴出過多少二氧化碳。兩個因素疊加——碳匯強勁，碳源微弱——共同造就了那段大氣二氧化碳反常下降的歷史。如果峨眉山噴發期間二氧化碳不升反降，那場滅絕的真正誘因是什么？

↑一組非常生動的演化示意圖，像連環畫一樣重現了整個火山事件影響地球碳循環的三個關鍵幕。第一幕里，地下深處涌動的地幔柱把原本安安靜靜躺在海底的厚重石灰巖硬生生頂出了海面，大面積暴露的巖石開始瘋狂風化，吸干了空氣中大量的二氧化碳。到了第二幕，也就是火山開始最猛烈噴發的主力時期，由于噴出的巖漿本身就比較“缺氣”，沒有釋放多少溫室氣體，導致此時的大氣二氧化碳濃度不僅沒漲，反而跌到了谷底。直到第三幕，火山進入了演化后期，開始噴發另一種富含氣體的巖漿，伴隨著大量溫室氣體的瘋狂釋放，大氣中的二氧化碳濃度這才開始真正飆升。

答案可能比我們想象的更復雜。在早期碳濃度持續下滑的背景下，氣候非但沒有變暖，反而可能趨于涼化。對于那些世代棲居在溫暖淺海的生物而言，這本身已足以打亂它們的生存節律。隨后，當峨眉山進入硅質爆發階段，二氧化碳才驟然回升，在約2.591億至2.574億年前攀上約1000 ppm的峰值。海洋酸化和快速升溫接踵而至，對已然受損的生態系統施以最后一擊。滅絕的故事是分兩幕上演的：先是涼化的隱性侵蝕，后是升溫的突然終結。

峨眉山的案例，觸及了一個困擾科學界已久的問題：為什么有些大火成巖省與大滅絕如影隨形，有些卻沒有留下同等量級的生態創傷？關鍵似乎不在于火山噴了多少，而在于它噴的是什么，以及它噴發之前，地球已經歷了什么。

西伯利亞暗色巖的致命性，很大程度上源于它的地質“運氣”——巖漿恰好侵入了富含有機質的通古斯盆地，將那里埋藏億年的碳一把點燃，制造出遠超普通巖漿的溫室氣體。峨眉山則不同，它的巖漿主要與碳酸鹽巖為伍，不僅沒有額外的碳可以釋放，連玄武巖本身的含碳量都低得出奇。更關鍵的是，噴發之前數百萬年的地殼隆升，已經在地表悄然布置了一張巨大的碳匯網絡，等到熔巖終于涌出時，吸碳的機器早已全速運轉。

↑西伯利亞暗色巖的熔巖范圍

這意味著，評估任何一次火山事件對氣候的影響，不能只盯著噴發本身，還必須追溯它的“前史”——地幔柱如何改造地貌，巖漿與什么巖石相遇，當時的大陸位于哪個緯度，海洋的緩沖系統處于什么狀態。每一個變量都可能讓故事走向截然不同的結局。

↑火山

我們正生活在一個大氣二氧化碳濃度超過420 ppm的時代，而峨眉山噴發最劇烈的那段歲月，這一數值曾跌至約350 ppm。歷史上規模最大的火山活動之一，反而把大氣中的碳降到了接近今天人類視為“安全線”的水平。

這不是說火山是無害的，也不是說碳循環里藏著某種自我修復的萬能魔法。峨眉山案例的意義，在于它提醒我們：地球系統的反饋從來不是單向的。一個直覺上理所當然的結論：超級火山必然引發溫室效應，把其放入真實的地質背景中，可能會被徹底顛覆。

參考文獻

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

來源：石頭科普工作室

編輯：丁香葉子

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