《Geological Magazine》：Latitude affects continental acidity in the Smithian–Spathian boundary biotic crisis
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本刊推荐：为探究早三叠世斯密斯期-斯帕斯期边界（SSB）大陆酸度的纬度分异规律，研究团队对横跨热带至高低纬度带的179个大陆样本开展APS矿物（含水铝磷酸盐-硫酸盐矿物）分析。结果表明APS矿物含量呈现显著纬度梯度：赤道西特提斯地区含量超0.1 vol.%，而南北纬40°以外区域罕见。该模式揭示西伯利亚大火成岩省（STM）喷发的酸性气溶胶通过大气环流在低纬度聚集，导致赤道地区酸雨持续更久、强度更大，延缓生态复苏。此项研究为理解二叠纪末大灭绝（EPME）后陆地环境压力空间差异提供新视角。
约2.52亿年前的二叠纪末生物大灭绝（EPME）是地球生命史上最惨烈的篇章，而更令人困惑的是，大灭绝后的生态复苏为何延迟了长达500万年？近年研究逐渐揭示，西伯利亚大火成岩省（Siberian Traps Magmatism, STM）的持续火山活动是这场环境灾难的元凶。它像一柄达摩克利斯之剑，通过多轮次喷发将巨量温室气体、含硫化合物和卤素注入大气，引发全球变暖、臭氧层破坏和酸雨肆虐。在陆地生态系统中，斯密斯期-斯帕斯期边界（Smithian-Spathian Boundary, SSB）的生物危机成为复苏道路上的最后一道屏障，但关于大陆酸化的空间分布规律及其对生物复苏的影响机制始终迷雾重重。
由José F. Barrenechea领衔的国际团队在《Geological Magazine》发表的研究，首次通过全球尺度地质证据揭示大陆酸化的纬度控制规律。研究人员创新性地利用含水铝磷酸盐-硫酸盐（APS）矿物作为古酸度计，对横跨南北半球热带至高纬度带的9个露头剖面和3个钻芯的179个细粒砂岩样本展开系统分析。这些样本来自巴伦支海（挪威）、索尔韦盆地（英国）、西德盆地（德法边境）、伊比利亚盆地（西班牙）等关键地质记录点，形成覆盖潘吉亚超大陆从赤道至南北纬70°的完整纬度梯度。
关键技术方法包括：利用电子探针分析仪（EMPA）进行APS矿物元素定量制图，通过扫描电镜（SEM）结合能谱仪（EDS）解析矿物微观结构与成分，并综合地层学、古生物学和碳同位素数据建立高精度年代框架。所有样本均通过陆生孢粉化石、四足动物组合或磁性地层学进行时空约束，确保研究结果的可靠性。
APS矿物的成因指示意义
研究发现所有剖面中的APS矿物均呈现高度一致的显微特征：0.2-5微米的自形假立方晶体或达200微米的多晶集合体，其阶梯状晶面排除了碎屑成因可能。更重要的是，这些矿物形成于沉积后早期成岩阶段，早于石英和伊利石胶结作用，且与云母高岭石化密切共生。这种跨大陆尺度的矿物学一致性表明，APS矿物形成于酸性大气降水主导的统一地球化学机制，而非局部地质过程。
纬度梯度控制酸化强度
研究最关键的发现是APS矿物含量呈现显著的纬度分带性。在赤道附近的西特提斯周缘盆地（北纬10°-14°），APS矿物体积分数普遍超过0.1%，其中伊比利亚盆地SSB界线上下的含量高达0.09%-1.07%。与此形成鲜明对比的是，随着纬度升高，矿物含量急剧下降：中德盆地最高仅0.101%，北德盆地0.0124%，索尔韦盆地0.0026%，而巴伦支海等高纬度区域几乎完全缺失APS矿物。南半球同样遵循这一规律，南非卡鲁盆地和东澳大利亚鲍恩盆地（古纬度65°-70°S）也未检测到显著APS矿物。
酸化梯度与生物复苏的时空耦合
APS矿物的纬度分布与生物复苏模式高度吻合。在赤道地区，SSB时期缺乏动植物化石记录，直到晚斯帕斯期才出现生物扰动痕迹；而在APS矿物稀少的高纬度区域，斯密斯期就已存在植物残体、叶肢介和疑源类等生物证据。这种空间分异在海洋生态系统中同样显著：鱼类化石在赤道海域极为罕见，钙质藻类完全消失，而高纬度海域则成为生物避难所。研究进一步发现，APS矿物含量在SSB时期达到峰值，进入安尼期后显著降低（0.006%-0.09%），此时赤道地区开始出现古土壤、四足动物足迹和昆虫化石，标志着生态复苏的启动。
大陆酸化的驱动机制
团队认为这种纬度梯度主要受控于西伯利亚大火成岩省气溶胶的大气传输过程。早三叠世潘吉亚超大陆的纬向环流格局可能促使火山气溶胶向低纬度聚集，加之赤道地区较高的降水量增强了酸沉降强度。根据Black等（2014）的模型，酸性气体（HF、HCl和SO2）在长距离传输过程中会逐渐衰减，这解释了为何南半球APS矿物信号较弱。尽管干旱气候可能延长酸性环境持续时间，但研究排除了岩性差异和碳酸盐缓冲作用的主导影响，因为所有剖面均以硅质碎屑岩为主，且APS矿物仅出现在河流相硅质碎屑岩层中。
这项研究建立了大陆酸化的矿物学指标评价体系，揭示纬度是控制SSB生物危机环境压力的关键因素。赤道地区经历的强酸化和极端气候（高温、干旱）共同导致生态复苏延迟，而高纬度相对温和的环境为生物提供了避难所，促进更早的生态复苏。该成果为理解重大灭绝事件后环境压力空间分异提供了新范式，对预测现代全球变化背景下生态系统响应具有重要启示。
