Ett välbevarat skal av den utdöda ostron Exogyra costata, vanligt i sydöstra USA och hämtat från längs Tombigbee River nära Moskva Landing, Alabama. Detta exemplar är 66 miljoner till 72 miljoner år gammalt. Upphovsman:Kyle Meyer.
Effekten av en asteroid eller komet erkänns som den främsta orsaken till massutrotningen som dödade de flesta dinosaurierna och cirka tre fjärdedelar av planetens växt- och djurarter för 66 miljoner år sedan.
Men massiva vulkanutbrott i Indien kan också ha bidragit till utrotningen. Forskare har länge diskuterat betydelsen av Deccan Traps utbrott, som började innan påverkan och varade, på och av, i nästan en miljon år, punkterad av effekthändelsen.
Nu, en geokemisk analys av fossila marina molluskskal från hela världen från University of Michigan ger ny inblick i både klimatresponsen och miljökvicksilverföroreningar vid vulkanismen i Deccan Traps.
Från samma skalprover, forskarna fann vad som verkar vara en global signal om både plötslig havsuppvärmning och tydligt förhöjda kvicksilverhalter. Vulkaner är den största naturliga källan till kvicksilver som kommer in i atmosfären.
De dubbla kemiska fingeravtrycken börjar före påverkan och stämmer överens med utbrottet av Deccan Traps.
När forskarna jämförde kvicksilverhalterna från de gamla skalen till koncentrationer i sötvattens musselskal som samlats in på en plats för industriellt kvicksilverföroreningar i Virginia Shenandoah Valley, nivåerna var ungefär likvärdiga.
Ett fossilt exemplar av den unikt utsmyckade utdöda ostron Agerostrea ungulata, hämtad från Fezzan -regionen i Libyen och hittades över delar av Afrika, Asien, Europa, och Mellanöstern. Detta exemplar är 66 miljoner till 72 miljoner år gammalt. Upphovsman:Kyle Meyer/University of California Museum of Paleontology.
Bevis från studien, som är planerad att publiceras den 16 december i tidningen Naturkommunikation , stöder tanken på att vulkanen Deccan Traps hade klimatiska och ekologiska effekter som var djupgående, långvarig och global, konstaterar forskarna.
"För första gången, vi kan ge insikter om de distinkta klimat- och miljöeffekterna av Deccan Traps vulkanism genom att analysera ett enda material, "sa Kyle Meyer, huvudförfattare till den nya studien. "Det var otroligt förvånande att se att exakt samma prover där marintemperaturer visade en plötslig uppvärmningssignal också uppvisade de högsta kvicksilverhalterna, och att dessa koncentrationer var av liknande storlek som en plats med betydande modern industriell kvicksilverförorening. "
Meyer genomförde studien som en del av sin doktorsavhandling vid U-M Department of Earth and Environmental Sciences. Han är nu postdoktor vid Portland State University i Oregon.
Kvicksilver är en giftig spårmetall som utgör ett hälsorisk för människor, fisk och vilda djur. Mänskligt genererade kvicksilverkällor inkluderar koleldade kraftverk och hantverksmässiga guldgruvor. På Virginia South River industriellt förorenad plats, där forskarna samlade sötvattens musselskal, skyltar varnar invånarna att inte äta fisk från floden.
"Den moderna platsen har ett fiskeförbud för människor på grund av höga kvicksilverhalter. Så, tänk dig miljöpåverkan av att ha denna nivå av kvicksilverförorening globalt i tiotals till hundratusentals år, "sa U-M geokemist och studieförfattare Sierra Petersen, som var Meyers medrådgivare.
Forskarna antog att de fossiliserade skalen av blötdjur, främst tvåskaliga ostron och musslor, samtidigt kunde registrera både kusttemperaturresponser vid havet och varierande kvicksilversignaler i samband med utsläpp av massiva mängder värmefångande koldioxid och kvicksilver från Deccan-fällorna.
Bevarandet av krittmossuskfossiler från Seymour Island är utmärkt, med skal som bevarar original pärlemor som i dessa två exemplar av Eselaevitrigonia regina. Upphovsman:Sierra V. Petersen.
De långlivade utbrotten i Deccan Traps bildade stora delar av västra Indien och var centrerade på tiden för krita-paleogen (K-Pg) massutrotning, 66 miljoner år sedan.
Studien använde fossila skal som samlats i Antarktis, USA (Alabama, Alaska, Kalifornien och Washington), Argentina, Indien, Egypten, Libyen och Sverige. Forskarna analyserade isotopkompositionen av skalkarbonatet för att bestämma marintemperaturer, med hjälp av en nyligen utvecklad teknik som kallas karbonatklumpad isotop paleotermetri.
De mätte också mängden kvicksilver i de anmärkningsvärt välbevarade fossila skalen och sammanställde den första djuptidsrekordet av kvicksilver som bevarats i fossiliserade biomineralrester.
I tidigare studier har register över miljömässigt kvicksilver har rekonstruerats från marina sediment, ger insikter i tidpunkten och omfattningen av Deccan Traps -evenemanget. Men dessa poster saknade en sådan direkt koppling till klimatsvaret. I den nya studien, båda signalerna finns i samma exemplar - en viktig först, enligt författarna.
"Kvicksilveranomalier hade dokumenterats i sediment men aldrig tidigare i skal. Att ha förmågan att rekonstruera både klimat och en vulkanismindikator i exakt samma material hjälper oss att kringgå massor av problem relaterade till relativ datering, sa Petersen, en biträdande professor vid U-M Institutionen för jord- och miljövetenskap. "Så, en av de stora första i denna studie är det tekniska beviset på konceptet. "
Den nya tekniken förväntas ha breda tillämpningar för att studera massutrotning och klimatstörningar i den geologiska rapporten, enligt forskarna.
