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刘粲,Nov. 23, 2023
火山活动能够向海洋输送营养物质，从而对海洋生产力和海洋氧化还原状态产生剧烈影响。在不同的时间尺度、海洋的限制性营养元素、气候环境下，火山活动会给海洋和大气带来不同的影响。通过两个研究我们来了解其中的具体故事。
科迪勒拉冰盖退缩期间火山引发的海洋脱氧
在末次冰消期 (19-9ka)，东北太平洋发生了脱氧事件，在海洋中形成了大面积的最小含氧带（OMZ），持续了几个世纪到几千年。据推测，冰川消融脱氧事件的最初原因与高纬度气候变暖有关，高纬度气候变暖降低了氧的溶解度，增加了代谢需氧量和生产力。然而，仅仅变暖并不足以使整个水体脱氧。还有一种假说认为脱氧与地下环流减缓、海水分层增加有关。另一类假说认为，在铁资源有限的北太平洋，大陆架铁循环与海平面上升有关，是提高生产力的燃料。考虑火山活动的科学假设认为，冰盖消失引发火山爆发，火山灰沉积释放了大量铁促进浮游植物大量繁殖，造成海洋脱氧。
对东北太平洋阿拉斯加湾两个海洋沉积柱进行了分析，该地点位于火山活跃的太平洋“火环”、CIS和北太平洋HNLC和OMZ的交汇处，非常适合监测火山活动、冰冻圈和海洋生物地球化学之间的相互作用。使用了沉积物的εNd和火山灰的占比来重建古火山活动，结合浮游生物14C锚点的年龄模型、δ18O重建的古水温、不同的氧化还原敏感元素组合识别的氧化还原条件、初级生产力的重建发现，火山活动与脱氧程度有着较好的对应关系，表面变暖、冰盖退缩、火山活动、海洋生产力和海洋脱氧之间联系密切。
东北太平洋阿拉斯加湾的火山分布和海水Fe限制。
东北太平洋边缘冰川消融和冰盖退缩的记录。
东北太平洋冰盖退缩、火山活动和脱氧之间的联系。
奥陶世晚期气候变化和火山营养物供应升高导致的物种灭绝
奥陶纪晚期大灭绝 (LOME)是第一个重大生物灭绝事件，约有53%海洋物种灭绝，其背后的主要驱动因素尚不确定。火山活动在灭绝事件中可能起到了重要作用，被认为增加了向海洋输送限制营养物质磷的量，导致了海洋生产力和有机碳埋藏的增加，推动了海洋缺氧和大气CO2的减少。
通过汇编北美和北欧半岛膨润土的43个Ar-Ar和U-Pb数据和中国晚奥陶纪膨润土的24个数据，重建了晚奥陶世火山活动的时间和范围。并且为估计在火山灰沉积和成岩过程中释放的磷的含量，作者汇编了10个现代火山省样品的P含量数据，并将发生P释放的火山灰与未改变的原岩组成进行比较。计算火山灰中磷的释放比例，得到了10个火山省磷损耗比例，实现了火山灰沉积磷释放估计。通过蒙特卡罗模拟来进行火山释放磷通量和风化磷通量的模拟。结果发现，火山灰和风化释放的磷，以及水体磷的再循环，足以引起地质记录中观测到的大规模气候和生物地球化学变化。
~450 Ma晚奥陶世(Katian)古地理重建。
磷损耗，磷流失到海洋的量的一个指标，来自十个代表性的火山省份。
晚奥陶世火山风化提供磷的蒙特卡罗模拟，其变化分布由灰质损耗和风化模型定义。
生物地球化学模型输出了GICE和HICE期间火山活动的影响
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