Riduzione dell’anidride carbonica atmosferica durante il vulcanismo a basalti a colata dell’Emeishan

Quando i vulcani raffreddano il pianeta

La maggior parte di noi pensa alle eruzioni vulcaniche gigantesche come a disastri che riscaldano il pianeta, immettendo grandi quantità di anidride carbonica (CO2) nell’atmosfera e contribuendo alle estinzioni di massa. Questo studio analizza un episodio vulcanico antico nel sud‑ovest della Cina e mostra una svolta sorprendente: durante la fase di maggior fuoriuscita di lava, la CO2 atmosferica è in realtà diminuita bruscamente. Capire il perché offre una nuova prospettiva su come l’interno profondo della Terra, il paesaggio superficiale, gli oceani e il clima interagiscono su scale di milioni di anni.

Un’eruzione gigantesca con un segnale inspiegabile

Circa 260 milioni di anni fa, nel Periodo Permiano, la Grande Provincia Ignea (LIP) dell’Emeishan eruttò enormi volumi di lava nell’arco di alcuni milioni di anni. Questo episodio coincise con una grave crisi della vita marina, in particolare per gli organismi che costruivano barriere coralline e altri organismi di acque poco profonde. Il quadro standard è che eruzioni di questo tipo liberino vaste quantità di CO2, riscaldando il pianeta e mettendo sotto stress gli ecosistemi. Tuttavia, mancavano prove dirette su come fosse cambiata la CO2 atmosferica durante il vulcanismo Emeishan, rendendo incerto il vero impatto climatico.

Leggere la CO2 antica dai fossili molecolari

Per ricostruire i livelli passati di CO2, gli autori hanno campionato rocce marine nella sezione di Shangsi, nel Sud della Cina, che coprono l’intervallo prima, durante e dopo le eruzioni dell’Emeishan. Invece di affidarsi solo alla chimica della roccia in blocco, si sono concentrati su piccolissimi fossili molecolari derivati dalla clorofilla — in particolare un composto chiamato fitano. Il rapporto tra carbonio leggero e pesante nel fitano, confrontato con quello dei carbonati associati, registra quanto fortemente le alghe antiche discriminassero il carbonio pesante durante la fotosintesi. Quella discriminazione aumenta quando la CO2 è abbondante e diminuisce quando la CO2 è scarsa. Calibrando queste “impronte” isotopiche con relazioni moderne e tenendo conto di temperatura ed effetti nutritivi, il team ha prodotto una curva ad alta risoluzione della CO2 atmosferica su diversi milioni di anni.

Un calo di CO2 durante la massima colata lavica

Il record risultante rivela un andamento inatteso. Nel periodo precedente alle eruzioni principali, i livelli di CO2 si aggiravano intorno a 700 parti per milione (ppm). A partire approssimativamente da 263,5 milioni di anni fa — proprio mentre la provincia vulcanica si stava formando — la CO2 diminuì costantemente, raggiungendo valori vicino a 350 ppm verso la fine della fase principale di colate basaltiche. Notevolmente, questo minimo coincide con forti picchi di mercurio nei sedimenti, un segnale indipendente di intensa attività vulcanica. Solo più tardi, durante eruzioni siliciche più piccole ma più esplosive, la CO2 atmosferica risalite verso circa 1000 ppm prima di ridiscendere intorno a 600 ppm dopo l’affievolirsi del vulcanismo. Di conseguenza, il periodo di massima produzione di lava coincise con un marcato sequestramento di CO2 atmosferica, l’opposto di quanto prevedono i modelli convenzionali.

Rocce di fondale sollevate come una gigantesca spugna per la CO2

Per spiegare questo paradosso, gli autori osservano al di sotto della lava le fondamenta crostali della provincia Emeishan. Prima dell’inizio delle eruzioni principali, un pennacchio di mantello caldo risalì dalle profondità della Terra e sollevò la crosta soprastante, formando una vasta cupola larga centinaia di chilometri e alta fino a un chilometro. Questo sollevamento espose spessi pacchetti di rocce carbonatiche — antichi calcari del fondale marino della piattaforma dello Yangtze — alla pioggia, ai fiumi e all’attacco chimico. Man mano che questi carbonati si alteravano, consumavano CO2 atmosferica e la trasportavano, in forma disciolta, negli oceani. Traccianti geochimici dell’intensità dell’alterazione, come isotopi del litio e un indice di alterazione basato sulle argille, presentano massimi nello stesso intervallo del calo di CO2, a sostegno di questa interpretazione. I calcoli suggeriscono che l’erosione dei carbonati sollevati potrebbe aver sottratto una quantità di CO2 comparabile o superiore a quella presente nell’intera atmosfera, anche dopo aver considerato il parziale assorbimento da parte degli oceani.

Perché questa LIP si comportò in modo diverso

Anche la lava dell’Emeishan sembra aver avuto un contenuto di CO2 insolitamente basso rispetto a molte altre province vulcaniche, il che significa che le eruzioni immettevano quantità relativamente modeste di gas nell’atmosfera. Diversamente dalle Trappole Siberiane, dove il magma invase sedimenti spessi ricchi di materia organica liberando enormi volumi di carbonio per il «cottura» di quegli strati, le intrusioni Emeishan furono per lo più confinate a ospiti carbonatici e a una zona interna limitata. Di conseguenza, la storia principale del carbonio non fu una degassificazione massiccia ma piuttosto un’alterazione massiccia, amplificata dal sollevamento in una fascia tropicale calda e piovosa e dal buffering relativamente lento degli oceani permiani. Questi fattori insieme permisero al potere assorbente dei calcari freschissimi di superare le emissioni vulcaniche per diversi milioni di anni.

Riconsiderare vulcani e clima

Per i non specialisti, il messaggio chiave è che gli episodi vulcanici giganteschi non spingono sempre il clima nella stessa direzione. Nel caso dell’Emeishan, il calore proveniente dalle profondità rimodellò il paesaggio in modo da trasformare temporaneamente le rocce esposte in un’enorme spugna per la CO2, proprio mentre la lava inondava la superficie. In seguito, stili eruttivi differenti ribaltarono l’equilibrio verso il rilascio di CO2. Questa complessità aiuta a spiegare perché alcune grandi province ignee coincidono con estinzioni catastrofiche mentre altre no, e sottolinea la necessità di considerare l’intera catena dal pennacchio di mantello al sollevamento montuoso, all’erosione, alla chimica oceanica e al cambiamento atmosferico quando si interpreta la storia climatica profonda della Terra.

Citazione: Shen, J., Zhang, Y.G., Yuan, DX. et al. Atmospheric CO₂ drawdown during the Emeishan flood basalt volcanism. Nat Commun 17, 1657 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69600-z

Parole chiave: clima antico, ampie province ignee, diossido di carbonio, alterazione delle rocce, estinzione di massa