在地球漫长的历史中，火山活动一直是影响气候和环境的重要因素。然而，对于地质历史时期火山灰对水生生态系统的影响，科学家们一直存在争议。最近，北京大学金之钧院士团队刘全有教授在“Communications Earth & Environment”期刊上发表论文，揭示了火山活动如何促进湖泊藻类繁盛和碳埋藏。
研究团队在鄂尔多斯盆地下三叠统延长组7段中，发现了多层空降型火山灰（AVA）和水携型火山灰（WVA）与黑色页岩互层，并在黑色页岩中发现大量隐火山灰。孢粉学和氮同位素分析发现空降型火山灰层上覆黑色页岩中蓝藻和绿藻含量显著升高，氮同位素负偏（δ15N＜0‰）；而在水携型火山灰层及上覆黑色页岩中发现了大量的黑炭和浮游绿藻，氮同位素轻微负偏。
更有趣的是，从鄂尔多斯盆地的西南（富火山灰）至西北（贫火山灰）的剖面（BWZ-MQC-Yan56），延长组73亚段中的藻类分布和有机碳分布呈现规律性变化。从西南至西北，延长组73段中的氮同位素从负偏（δ15N＜0‰）逐渐转变为正偏（δ15N＞0‰），表明蓝藻含量逐渐减少。同时，在盆地西南部的BWZ剖面火山灰密集发育的黑色页岩中有机碳含量异常高，超过了30%，但盆地西北部（Yan56）有机碳含量小于10%。
分析表明，磷元素对鄂尔多斯盆地延长组7段湖泊生态系统的影响至关重要。火山喷发期间，磷的输入量超过了氮，这种元素配比促进了固氮蓝藻的大量繁殖。同时，蓝藻的爆发又会消耗水体中的氧气，导致水体中硝酸盐（NO3-）库减少。这两个因素加剧了对氮的利用，从而导致氮同位素负偏。此外，从Yan56-MQC-BWZ，Corg:P和VEF呈现出增加的趋势，表明水体的还原性从盆地西北至西南逐渐增强。这种还原性增强的水体条件恰好可以引起吸附在铁、锰氧化物上的磷酸盐重新溶解并向上覆水体迁移。磷元素这一行为导致整个盆地有机碳含量升高，从西南到西北方向有机碳含量逐渐减少。基于此，建立了火山活动对湖盆中藻类类型和碳埋藏变化的概念模型。
该项研究为理解地质历史时期火山活动对湖泊环境生态条件、初级生产力和碳埋藏的效应提供了新的视角，也为未来研究火山活动对现代湖泊生态系统的影响提供了重要的参考。
