三叠纪与侏罗纪之交是地质历史的关键转折期,发生了气候、环境的巨变(全球变暖、海洋酸化和缺氧、碳同位素负偏等)以及生物大灭绝(属于显生宙以来“五次生物大灭绝”之一)。生态系统的剧烈扰动被认为与该时期大规模火山活动(中大西洋大火成岩省,简称CAMP)的喷发,导致大气中二氧化碳、甲烷等温室气体含量的剧烈升高有关。虽然有学者通过三叠纪-侏罗纪之交的植物叶片气孔比率估测当时大气二氧化碳浓度在CAMP火山喷发前后升高了2-4倍。但是关于二氧化碳的来源,还存在诸多争议:主要包括,地幔来源,岩浆上升过程烘烤富含有机质沉积地层,永久冻土释放等来源。
汞元素(Hg)常和有机质共生,在有机质富集沉积物中(如煤)非常富集。所以,人类燃烧化石能源释放的汞是当今大气汞的主要来源。地质历史时期,火山喷发释放是最大的自然汞来源,但是火山作用引起的热力效应(如熔浆上升过程中,加热有机质富集地层)也会释放出大量的汞。汞同位素,特别是奇数汞同位素的非质量分馏(MIF,ΔHg),在不同的储库中有显著的差别:地球深部来源的ΔHg值接近于零,与陆源(负ΔHg值)和海水来源(正ΔHg值)有显著的差异。所以,汞结合汞浓度和同位素可以很好地示踪火山作用的过程。
前人对三叠纪与侏罗纪之交汞的工作主要集中在陆相和大陆边缘剖面(图1)。Hg含量和Hg/TOC比值在灭绝界线附近都出现了明显的升高,且汞富集层位其ΔHg的值接近0,被认为是与CAMP火山活动从地幔带来的汞有关。但是陆地和近海岸地区的Hg有多种来源,包括海水、陆源碎屑(如植被、土壤)和大气,所以,其浓度和同位素的记录具有多解性。
近日,中国地质大学(武汉)沈俊研究员联合国内外研究者,在《NatureCommunications》上发表题为Mercuryevidencefor