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汞元素作为古火山记录的进展和挑战

3、环境科学 > 专题10：汞的环境地球化学

地球深部的演化过程对地球表层系统的影响是地球系统科学的核心问题之一。地质时期的一些重大生命转折都直接与地球深部演化和重大全球变化相关联，比如显生宙以来多次生物大灭绝事件都被认为和地球深部演化波动（比如大规模火山喷发、泛大陆的聚合）有关联。但是由于指标受限，关于沉积物中的火山活动和其他环境和生物事件的高精度关联研究不够。
近几年，汞元素含量和同位素被广泛用来指示沉积物中古火山记录。首先，地质历史时期，火山作用是地球表层系统外来汞的主要来源；其次，由于汞的特殊性质，通过大气环流可以短时间内在全球范围分布。同时，其在海洋中的居留时间很短（几百年），可以很快从海水中捕获并沉淀到沉积物中（Gill and Fitzgerald, 1998）。再者，汞可以和有机质或者其他矿物稳定结合，保存在沉积物中，不易受成岩作用影响。相对于其他研究手段（比如碳同位素、锆石测年等），汞元素的这些特性决定了其可以用来指示大范围区域内沉积物中高分辨率（百年至千年级别）的火山活动记录。
基于以上背景，近几年沉积物中汞元素异常被广泛用来指示地球历史上多次关键转折期（生物大灭绝，海洋缺氧事件等）的火山活动记录。但是汞在沉积过程非常复杂，很多问题值得深入研究。比如汞在沉积物中的赋存形式，其直接影响评估汞的富集状态。本报告将以显生宙以来沉积物为研究对象，特别是以二叠纪与三叠纪，奥陶纪与志留纪之交等生物大灭绝事件为聚焦，阐述汞作为古火山记录的原理，运用实例以及存在的问题，以其推动这方面工作的进行。