北美的一個主要油源揭示了對地球上最具破壞性的大規模滅絕之一的深入了解。巴肯頁岩層在加拿大和北達科他州部分地區的地下橫跨20萬平方英里的區域，在過去70年裡一直是北美多產的石油和天然氣來源。最近的發現現在揭開了這些岩石為我們星球錯綜複雜的地質歷史提供了獨特的洞察力。

由馬里蘭大學、喬治-梅森大學和挪威石油和天然氣公司Equinor的地質學家組成的研究小組，設計了一種新的方法來研究從該地層的岩石中收集到的古生物和生物地球化學信息。

利用這種技術，該團隊準確地指出了近3.5億年前泥盆紀晚期幾次緊密間隔的生物危機的一個主要觸發因素：大水體中氧氣的耗竭和硫化氫的膨脹。最近發表在《自然》雜誌上，該團隊的發現證明了海平面、氣候、海洋化學和生物破壞之間的聯繫。

研究人員觀察和討論從巴肯頁岩地層採集的岩石樣本。

該論文的資深作者、UMD地質學教授Alan Jay Kaufman說：”我們第一次可以指出一個具體的殺傷機制，負責在泥盆紀晚期發生的一系列重大生物破壞，以前也有過其他可能由硫化氫膨脹引起的大規模滅絕，但從來沒有人在地球歷史上如此關鍵的時期對這種殺傷機制的影響進行過如此徹底的研究。”

據Kaufman說，泥盆紀晚期是一場”完美風暴”，各種因素對地球今天的狀況起到了很大作用。維管束植物和樹木在這一過程中尤為關鍵；隨著它們在陸地上的擴張，植物穩定了土壤結構，幫助向海洋傳播營養物質，並向大氣中添加氧氣和水蒸氣，同時將二氧化碳從大氣中抽出。能夠進行光合作用和蒸騰作用的陸地植物的引入刺激了水文循環，這啟動了地球的能力，讓我們今天知道了更複雜的生命。

泥盆紀大約在巴肯河沉積物積累的同時結束，使富含有機物的頁岩層能夠”記錄”那裡的環境條件。由於地球上的大陸在那個時期被淹沒，包括黑頁岩在內的各種沉積物逐漸積累在內陸海中，這些內陸海形成了威利斯頓盆地這樣的地質窪地，保存了巴肯岩層。

本科生實驗室助理Tytrice Faison（22歲，地質學學士）在通過Carillon Communities生活學習項目與Kaufman一起學習課程後加入了他的實驗室，她準備並分析了從該地層採集的100多個頁岩和碳酸鹽樣品。在分析了這些樣本後，Kaufman、Faison和巴肯研究小組的其他成員破譯了代表三個關鍵生物危機的清晰的沉積物層，這些危機被稱為安努拉塔、達斯伯格和漢根伯格事件，最後一個危機與地球歷史上最大的大規模滅絕之一有關。

“我們可以看到以黑色頁岩和其他地球化學沉積物為明顯標誌的缺氧事件，這可能與海平面的一系列快速上升有關，”Kaufman解釋。”我們懷疑，由於此時南極周圍的冰層融化，海平面可能在脈衝事件中上升了。”

更高的海平面將導致內部大陸邊緣的淹沒，或海洋和大陸地殼之間的過渡區域。在這些環境中，高水平的營養物質，如磷和氮，可能會引發藻類大量繁殖，在大型水體中形成低氧區。這些區域又會在大多數海洋動物生活的地方增加有毒的硫化氫。在這些條件下，海洋和海岸線周圍的陸地上的動物將在這些晚泥盆紀事件中死亡。

該團隊的研究並不排斥數億年前的全球生物破壞。Kaufman表示，他們的研究結果不僅適用於泥盆紀時期的內陸淺海，也許也適用於今天受全球變暖影響的海洋。他把海洋的循環系統比作一條”傳送帶”，把營養物質、氧氣和微生物從一個地方傳送到另一個地方。

“寒冷的鹹水在北大西洋地區發展，然後下沉，最終進入印度洋和太平洋，在全球各地循環流動。這種海洋噴流有助於在海洋中傳播維持生命的氧氣，”Kaufman解釋說。”如果這個傳送帶由於全球變暖而變慢，部分海洋可能會被剝奪氧氣。”他補充說，全球變暖造成的附帶損害可能會促進動物遷出死亡區，或使地球走上多樣性減少和滅絕率增加的道路。

Kaufman說：”我們的研究幫助我們了解了關於地球在從我們今天不認識的世界到我們會發現更熟悉的世界的關鍵過渡時期的成長痛苦的幾件事。它為一種殺傷機制提供了證據，這種機制可能是過去發生的許多大規模滅絕的普遍現象，但也解釋了美國的一個主要石油和天然氣來源。”