Kvicksilver är en giftig tungmetall som kan existera stabilt som en gas, med hög volatilitet och global spridning i atmosfären. Vulkaner representerar en primär naturlig källa till Hg i atmosfären, med betydande effekter på Hg-cykler på både global och regional skala. Kvicksilver kan genomgå både massberoende fraktionering (MDF) och massoberoende fraktionering (MIF) i jordsystem.
Hg-MDF är allestädes närvarande och associerat med många processer, medan Hg-MIF kan ge en unik signatur för att identifiera de specifika vägarna för Hg. Hg från vulkaniskt ursprung uppvisar nästan noll ∆ 199 Hg-värden. Fotoreduktionen av Hg(II) genererar negativ MIF (∆ 199 Hg <0) i det producerade Hg(0), vilket lämnar positiv MIF (∆ 199 Hg> 0) i den återstående vattenhaltiga Hg(II)-poolen i vattenpelare. Som ett resultat tenderar de marina och terrestra systemen att ha positiva och negativa ∆ 199 Hg-värden, respektive.
Användning av Hg-stabila isotoper för att på ett tillförlitligt sätt spåra ursprunget till Hg i de geologiska uppgifterna har rapporterats i ett antal studier. Kvicksilverisotopregistreringar av Hg-anrikningar för vulkaniskt ursprung uppvisar Hg/TOC (totalt organiskt kol)-toppar med nästan noll ∆ 199 Hg-värden som reflekterar direkt deposition av vulkaniskt Hg eller svagt positivt ∆ 199 Hg-värden som reflekterar fotoreduktion av Hg(II) under atmosfärisk transport av vulkaniskt Hg.
"De fem stora" massutdöendena, flera sekundära utdöende, havsanoxiska händelser (OAE) i Phanerozoic Eon och vissa atmosfäriska redoxförändringar under den prekambriska perioden har alla ansetts visa Hg-isotoper från vulkaniska källor, vilket antyder att vulkanismen har spelat en viktig roll i dessa utrotningar och miljöhändelser.
Kvicksilverisotopregistreringar av Hg-anrikningar för icke-vulkaniskt ursprung har olika egenskaper. Hg-anrikning kan drivas av havets redoxförändringar, och Hg-inmatningen kan härledas från landbaserad avrinning, förbränning av organiskt rika sediment, asteroidnedslag och atmosfäriskt Hg(0), som visar varierande ∆ 199 Hg-värden.
Det finns några påverkande faktorer på sedimentära Hg-anrikningar och Hg-isotopvariationer. Skillnaderna i global eller lokal vulkanism, undervattens- eller undervattensvulkanism, avståndet från vulkanism, vulkanutbrottsintensiteten och förekomsten av hydrotermiska aktiviteter kan alla ha effekter på Hg-koncentrationer och Hg-isotoper.
Havets redoxtillstånd, såsom oxiska eller dysoxiska tillstånd och anoxiska eller euxiniska miljöer, kan båda primärt påverka värdfaserna av Hg. Och under och/eller efter diagenes och metamorfos kan Hg-berikningar och Hg-isotoper också påverkas.
Tillämpningarna av Hg-anrikningar och Hg-isotoper för att spåra större vulkanism i geologiska register kan avsevärt förbättra förståelsen för sambandet mellan LIP-utbrott, biotiska kriser och miljöförändringar i forntida scenarier, vilket ger starka bevis för en sann orsak-och-verkan-koppling mellan LIP och LIP. geologiska katastrofala händelser.
Ändå finns det fortfarande olösta problem som kräver framtida arbete, inklusive kontroverser om LIP-triggermekanismen för vissa utsläckningar och komplicerade variationer i Hg-isotoper. Därför behövs framtida arbete som att utöka omfattningen av forskning, tillämpning av Hg-isotopmodeller och kombinera Hg med andra proxyer för att få bredare insikter om vulkanhändelsen och de relaterade miljö- och biotiska effekterna.
Mer information: Qing Gong et al, Tillämpningar av kvicksilverstabila isotoper för att spåra vulkanism i geologiska rekord, Science China Earth Sciences (2024). DOI:10.1007/s11430-023-1236-8
Journalinformation: Science China Earth Sciences
Tillhandahålls av Science China Press
