近日，北京大學地球與空間科學學院沈佳恒研究員課題組在地球深部過程與地表氣候系統演化研究方面取得了突破性進展。該研究打破了“超級火山”爆發導致溫室效應的傳統刻板印象，揭示了2.6億年前峨眉山大火成巖省時期導致大氣二氧化碳（CO2）濃度持續下降的獨特機制。研究成果以“Atmospheric CO2 drawdown during the Emeishan flood basalt volcanism”為題，于2026年2月26日發表于國際學術期刊《自然·通訊》（ Nature Communications ）。
大火成巖省（Large Igneous Provinces, LIPs）代表了地球歷史上最大規模的火山事件，其對全球環境與生命演化的影響極為深遠。傳統觀點認為，大火成巖省的劇烈火山活動會向大氣注入大量CO2，引發溫室效應與生物滅絕。然而，沈佳恒聯合中國科學院廣州地球化學研究所徐義剛院士、張一歌研究員以及中國礦業大學袁東勛副教授，聚焦距今約2.6億年前的峨眉山大火成巖省。沈佳恒利用遠古葉綠素生物標志化合物植烷單體碳同位素手段，重建了該時期的古大氣CO2濃度記錄。研究結果顯示：在峨眉山玄武巖噴發早期至鼎盛期，大氣CO2濃度非但未升，反而從約700ppm持續降至約350ppm。
研究團隊提出，造成這一反�，F象的根本驅動力，源于地球深部地幔柱（mantle plume）導致的巨型地殼穹狀隆升（crustal doming）（圖1b）：峨眉山大火成巖省在劇烈熔巖噴發前，地下深處巨型的地幔柱上涌，將整個揚子臺地區域抬升，形成了一個半徑約800公里的巨型穹窿，使原本淹沒在海底的巨量石灰巖暴露于海面之上。這些石灰巖遭受強烈的剝蝕與化學風化，創造了一個強大的碳匯。同時，地球化學證據顯示，峨眉山玄武巖本身屬于“貧碳”巖漿，其CO2含量平均僅約為135ppm，顯著低于典型洋島玄武巖。這種“貧碳”巖漿與“強力”風化的疊加，使得CO2消耗量遠超巖漿脫氣帶來的排放量。
圖1 峨眉山大火成巖省的演化階段與碳循環模式示意圖
該研究揭示了地球深部過程與地表氣候系統的互動遠比以往認知更為復雜。大火成巖省對環境的影響并非單一固定模式，地幔柱帶來的構造抬升能夠比巖漿噴發更早地干預氣候系統。這為解釋為何部分“超級火山”導致了生物滅絕，而另一些則沒有，提供了全新的理論視角。
沈佳恒為該項研究工作的第一和通訊作者。合作單位包括中國科學院廣州地球化學研究所和中國礦業大學。本研究工作受到了國家自然科學基金項目資助。