[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2022-11-17] [發(fā)布人:網(wǎng)站管理員2] [閱讀次數(shù):] [返回]

中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所等
揭示甲烷排放是晚二疊世生物大滅絕的重要因素
作者：朱漢斌 鄧土連 來源：中國科學(xué)報
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員王云鵬團隊與英國蘭卡斯特大學(xué)研究員周崢團隊、中石油勘探開發(fā)研究院秦勝飛博士，以及曼徹斯特大學(xué)Greg Holland博士合作研究，發(fā)現(xiàn)大火成巖省引發(fā)古油藏裂解的高溫甲烷排放可能是晚二疊世生物大滅絕的重要因素。相關(guān)研究11月12日在線發(fā)表于《自然—通訊》。廣州地化所博士后陳承聲為該論文第一作者，王云鵬和周崢為通訊作者。
晚二疊世生物大滅絕（Late Permian Mass Extinctions，LPME）被認(rèn)為是地質(zhì)歷史時期最嚴(yán)重的生物圈危機。當(dāng)時兩次獨立的滅絕事件，即瓜德魯普—樂平世生物大滅絕（Guadalupian-Lopingian Extinction，GLE）和二疊紀(jì)末生物大滅絕（Permian-Triassic Extinction，PTE），造成了地球上90%以上的物種滅絕。目前認(rèn)為，這兩次滅絕事件與峨眉山大火成巖省和西伯利亞大火成巖省的侵入、噴發(fā)以及溫室氣體的大規(guī)模排放密切相關(guān)。
雖然上述觀點已被廣泛接受，但與之相關(guān)的溫室氣體來源與排放機制尚不完全清楚，這是當(dāng)前國際研究熱點之一。固體瀝青作為古油藏發(fā)生裂解并生成甲烷的最終產(chǎn)物，廣泛分布于受大火成巖省影響的上揚子地區(qū)（如四川盆地）和西伯利亞地區(qū)（如通古斯盆地）。因此，大火成巖省引發(fā)古油藏裂解的高溫甲烷排放可能是地質(zhì)歷史時期全球氣候變化并誘發(fā)生物大滅絕的重要原因。然而，目前仍然缺乏足夠證據(jù)支持這一觀點，其普適性也受到質(zhì)疑。
針對這一問題，研究人員利用甲烷團簇同位素（單氘）和稀有氣體同位素方法系統(tǒng)研究了川中安岳氣田燈影組-龍王廟組（Z2dn-1l）天然氣成因，并探討了大火成巖省引發(fā)的古油藏裂解成因高溫甲烷排放對晚二疊世生物大滅絕的影響。
研究人員發(fā)現(xiàn)，安岳氣田天然氣甲烷團簇同位素溫度（平均249-17/+19～256-20/+22℃，最高記錄可達269-20/+22℃）明顯高于目前儲層溫度（140～165℃）、原油裂解峰值溫度（160～180℃）和晚白堊世最大埋深時的儲層模擬溫度（200～220℃）�；�于熱模擬實驗的化學(xué)動力學(xué)計算表明，通過原油裂解形成安岳氣田這種極端干燥的天然氣（C1/ΣC2-5= 583～3019）所需溫度條件超過250℃，這一結(jié)果也與甲烷團簇同位素溫度相一致。上述結(jié)果表明，古油藏的裂解和高溫甲烷的形成除了受到正常埋藏影響外，還受到異常熱事件的影響。
稀有氣體同位素特征表明，龍王廟組（1l）天然氣中的氦（He）幾乎全部來自地殼的貢獻（>99.7%），而燈影組（Z2dn）天然氣中有顯著的幔源He貢獻（4.80~38.54%），說明燈影組明顯受到幔源熱液流體的直接影響。同時，燈影組天然氣中放射性成因氬（Ar*）的離散型分布特征也反映氣藏中存在不同比例殼幔來源稀有氣體的混合，而龍王廟組天然氣中的Ar*與He均表現(xiàn)為單一的地殼來源。這一結(jié)果說明熱液活動強度及地層配置差異造成了兩套儲層中稀有氣體同位素的差異，即燈影組作為下伏地層更靠近基底且無筇竹寺組（1q）厚層泥頁巖的阻擋，因此可能經(jīng)歷了更為直接和強烈的熱液影響。上述結(jié)果表明，四川盆地曾遭受到“熱點”事件即峨眉山地幔柱—大火成巖省的直接影響。
根據(jù)前人確定的原油裂解產(chǎn)物甲烷與固體瀝青之間的產(chǎn)率關(guān)系（1.09 L/g）及儲層固體瀝青平均豐度（約1.0 wt%），研究團隊進一步估算出峨眉山大火成巖省誘發(fā)的高溫裂解甲烷排放量可達1.44萬億噸，溫室效應(yīng)相當(dāng)于40.41萬億噸的CO2排放，是引發(fā)氣候變化的峨眉山大火成巖省CO2釋放量的兩倍有余，足以引發(fā)全球氣候劇烈變化和生物滅絕。最后，研究團隊指出類似的甲烷排放也可能發(fā)生在受西伯利亞大火成巖�。⊿TLIP）影響的地區(qū)（估計甲烷排放量超10萬億噸），進而對二疊紀(jì)末生物大滅絕起到重要作用。
該研究給出了峨眉山大火成巖�。‥LIP）導(dǎo)致川中古油藏大規(guī)模裂解的關(guān)鍵證據(jù)，估算了峨眉山和西伯利亞大火成巖省導(dǎo)致古油藏裂解產(chǎn)生的甲烷排放量，并指出大火成巖省引發(fā)古油藏裂解的高溫甲烷排放可能是晚二疊世生物大滅絕的重要因素。此外，該研究成果對于重新認(rèn)識峨眉山大火成巖省對四川盆地含油氣系統(tǒng)的影響，包括對盆地特殊熱體制、油氣成因、油氣類型與油氣相態(tài)及資源分布具有重要的理論意義。
上述研究工作得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）、英國國家自然環(huán)境研究理事會項目、國家自然科學(xué)基金項目和廣東省基金項目共同資助。此外，陳承聲博士聯(lián)合培養(yǎng)期間受國家留學(xué)基金委（CSC）資助。
相關(guān)論文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34645-3