在泥盆纪,地球经历了显著的气候与环境变迁,这些变化对全球的生物地球化学循环产生了持久影响,甚至延续至今。大量研究表明,该时期大气中的CO2浓度可能从2000 ppm降至1000 ppm以下,而O2浓度则有所上升,这为多细胞生物创造了更适宜的生态环境。在此期间,珊瑚礁规模达到空前高峰,鱼类多样性显著增加,陆生植物也演化出大型叶片、种子和根系等结构。然而,尽管存在这些“有利”的条件,晚泥盆世仍发生了一系列短暂的生物事件与生物多样性危机,包括弗拉阶-法门阶和泥盆纪-石炭纪之交。这些事件共同造成了地质历史上五大生物大灭绝事件之一,消灭了大约一半的海洋生物。关于这些灭绝事件的直接原因,学界提出了多种假说,一个可能的直接驱动因素是海洋缺氧,这一点已被越来越多的生物地球化学模型和铀同位素证据所支持。而当时海洋氧化还原状态的变化,很可能与构造活动或植物演化事件有关,两者都可能显著影响陆地风化过程。
锂同位素分馏程度与水岩反应时间相关。现代海洋中,锂的滞留时间约为100万年,其主要来源是大陆风化与洋中脊热液流体。海水中的锂通过形成黏土矿物被移除,该过程既发生在浅海沉积物中,也发生在洋壳深部的沉积层。因此,只要能约束锂的热液输入与输出通量,就可以用古海水锂同位素组成来反演古大陆风化过程。英国伦敦大学与荷兰乌得勒支大学的学者联合国内外十余所研究机构,测量了来自全球不同沉积环境的腕足类和碳酸盐岩全岩样品的δ7Li值,以追踪泥盆纪期间硅酸盐风化演变。迄今为止,关于腕足类碳酸盐的锂同位素研究较少,但已有结果表明腕足类能够可靠记录海水的锂同位素组成,且与海水之间存在稳定的同位素偏移。本研究进一步评估了古生代腕足类记录海水δ7Li的可靠性;之后判断在该时期风化过程是否发生变化,并探讨控制δ7Li变化的可能机制;最后,讨论风化作用对晚泥盆世大灭绝事件的影响及其在地球系统演变中的意义。