Dalende atmosferische CO2 tijdens het Emeishan-vlambasaltvulkanisme

Wanneer vulkanen de planeet afkoelen

De meesten van ons denken bij enorme vulkaanuitbarstingen aan planetaire opwarming: grote hoeveelheden kooldioxide (CO2) in de atmosfeer die bijdragen aan massa‑uitstervingen. Deze studie behandelt een dergelijke oude vulkanische episode in zuidwestelijk China en toont een verrassende wending: tijdens de meest intensieve lava‑uitstroom daalde de atmosferische CO2 juist scherp. Begrijpen waarom dat gebeurde geeft een nieuw perspectief op hoe het binnenste van de aarde, het oppervlak, de oceanen en het klimaat miljoenen jaren met elkaar interageren.

Een gigantische uitbarsting met een raadselachtig signaal

Rond 260 miljoen jaar geleden, in het Perm, spuwde de Emeishan Large Igneous Province (LIP) enorme volumes lava uit over enkele miljoenen jaren. Deze episode viel samen met een ernstige crisis in het mariene leven, vooral voor rifbouwers en andere ondiepe‑waterorganismen. De gangbare verklaring is dat zulke uitbarstingen grote hoeveelheden CO2 vrijmaken, de planeet opwarmen en ecosystemen belasten. Direct bewijs voor hoe de atmosferische CO2 tijdens het Emeishan‑vulkanisme veranderde ontbrak echter, waardoor de werkelijke klimaateffecten onzeker waren.

Oude CO2 aflezen uit moleculaire fossielen

Om verleden CO2‑niveaus te reconstrueren namen de auteurs monsterreeksen van mariene gesteenten in de Shangsi‑sectie van Zuid‑China die het interval vóór, tijdens en na de Emeishan‑uitbarstingen omvatten. In plaats van alleen te vertrouwen op bulkgesteentekemische gegevens richtten ze zich op kleine moleculaire fossielen afkomstig van chlorofyl — specifiek een verbinding genaamd phytaan. De verhouding licht tot zwaar koolstof in phytaan, vergeleken met die in gelijktijdige carbonaten, registreert hoe sterk oude algen zware koolstof uitsloten tijdens fotosynthese. Die uitsluiting neemt toe bij ruime CO2‑beschikbaarheid en neemt af bij schaarste. Door deze isotopische “vingerafdrukken” te kalibreren met moderne relaties en rekening te houden met temperatuur- en voedingsstofeffecten, construeerde het team een hoogresolutiecurve van atmosferische CO2 over enkele miljoenen jaren.

Een CO2‑daling tijdens de piek van lava‑overstroming

Het resulterende record toont een onverwacht patroon. In de periode voorafgaand aan de hoofduitbarstingen schommelden de CO2‑waarden rond 700 deeltjes per miljoen (ppm). Vanaf ongeveer 263,5 miljoen jaar geleden — net toen het vulkanische bekken zich ontwikkelde — daalde CO2 gestaag en bereikte waarden rond 350 ppm tegen het einde van de belangrijkste flood basalt‑fase. Opmerkelijk is dat dit dieptepunt samenviel met sterke kwikpieken in de sedimenten, een onafhankelijk teken van intense vulkanische activiteit. Pas later, tijdens kleinere maar explosievere silicische uitbarstingen, steeg de atmosferische CO2 opnieuw tot ongeveer 1000 ppm om na het afnemen van het vulkanisme weer naar circa 600 ppm terug te zakken. De periode van grootste lava‑productie viel dus samen met een belangrijke atmosferische CO2‑reductie, het tegenovergestelde van wat conventionele modellen voorspellen.

Opgeheven zeebodemgesteenten als een enorme CO2‑spons

Om dit schijnbare paradox te verklaren kijken de auteurs onder de lava naar de korstale fundamenten van het Emeishan‑gebied. Vóór de grote uitbarstingen rees een warme mantelpluim uit de diepere aarde en duwde de bovenliggende korst omhoog, waardoor een brede koepel ontstond van honderden kilometers doorsnede en tot een kilometer hoogte. Deze opheffing stelde dikke pakketten carbonaatgesteenten — voormalige zeebodemkalkstenen van het Yangtze‑platform — bloot aan regen, rivieren en chemische aantasting. Toen deze carbonaten verweerden, verbruikten ze atmosferische CO2 en brachten die in opgeloste vorm naar de oceanen. Geochemische tracers van verweringsintensiteit, zoals lithiumisotopen en een klei‑gebaseerde alteratie‑index, piekten tijdens hetzelfde interval als de CO2‑daling en ondersteunen deze verklaring. Berekeningen suggereren dat erosie van de opgeheven carbonaten een hoeveelheid CO2 kon opnemen die vergelijkbaar was met, of groter dan, de totale atmosfeer, zelfs na gedeeltelijke buffering door de oceaan.

Waarom deze LIP zich anders gedroeg

De Emeishan‑lava zelf lijkt ook relatief arm aan CO2 vergeleken met veel andere vulkanische provincies, wat betekent dat de uitbarstingen relatief bescheiden hoeveelheden gas aan de lucht toevoegden. Anders dan bij de Siberische Trappen, waar magma dikke, organisch rijke sedimenten binnendrong en enorme hoeveelheden koolstof vrijmaakte door het bakken van die gesteenten, waren Emeishan‑intrusies grotendeels beperkt tot karbonaatgesteenten en een beperkte binnenzone. Daardoor was het hoofdverhaal niet massale ontgassing, maar massale verwering, versterkt door opheffing in een warme, natte tropische gordel en door de relatief trage buffering van de Perm‑oceanen. Samen lieten deze factoren de CO2‑opnemende werking van vers blootgelegd kalksteen de vulkanische emissies voor enkele miljoenen jaren overtreffen.

Vulkanen en klimaat opnieuw bekijken

Voor niet‑specialisten is de kernboodschap dat gigantische vulkanische episodes niet altijd het klimaat in dezelfde richting duwen. In het Emeishan‑geval herschiep warmte uit de diepte het landschap op een manier die blootgestelde gesteenten tijdelijk in een enorme CO2‑spons veranderde, terwijl lava het oppervlak overspoelde. Later kantelden andere eruptiestijlen de balans opnieuw richting CO2‑uitstoot. Deze complexiteit helpt verklaren waarom sommige grote stollingsprovincies samenhangen met catastrofale uitstervingen terwijl andere dat niet doen, en onderstreept de noodzaak om van mantelpluim tot bergopheffing, erosie, oceaangeochemie en atmosferische verandering te kijken bij het lezen van het diepe‑tijdklimaat van de aarde.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: oud klimaat, grote stollingsprovincies, kooldioxide, verwering van gesteente, massa‑uitsterving