近日，我校沉积地质研究院金鑫副教授在国际顶级地学期刊《Earth and Planetary Science Letters》（Nature Index期刊，IF：5.8）上发表了题为《Early Jurassic massive release of terrestrial mercury linked to floral crisis》的学术论文。成都理工大学为该论文的第一完成单位，金鑫副教授为第一作者，中国科学院地球环境研究所张飞副研究员和中国地质大学（武汉）Jacopo Dal Corso教授为共同通讯作者。我校时志强教授参与了该项研究。中国科学院地球化学研究所冯新斌研究员和孙广义副研究员、克罗地亚地质调查局Viktória Baranyi博士、加拿大地质调查局Stephen E. Grasby教授以及中国地质大学（武汉）David B. Kemp和陈文汉博士等为该篇论文的共同作者。
早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件（简称T-OAE，~183 Ma）是中生代最重要的极热事件之一。该事件以黑色岩系的大规模出现为主要特征，这套地层还记录了一系列的环境-生物剧烈扰动现象，如全球气候快速升温和水循环增强，并伴随大幅度的碳同位素负漂、生物集群灭绝和生物群面貌更替。主流观点认为Karoo-Ferrar大火成岩省爆发、天然气水合物释放以及陆地有机质大规模分解等其中一种或多种因素叠加导致了T-OAE的发生。
自21世纪以来，汞（Hg）元素含量和同位素分析技术广泛应用于深时极端气候转折期和重大生物集群灭绝事件时期火山作用效应的研究。大规模火山活动会释放大量的Hg元素，表现为同期地层中Hg含量异常升高。此外，火山排放的Hg源的同位素值接近0（Δ199Hg ≈ 0），植物吸收大气Hg后，表现为Δ199Hg和δ202Hg明显偏负的特征，以此Hg元素及其同位素值可以起到示踪火山活动的作用。
此前研究认为T-OAE时期的Hg含量异常是Karoo-Ferrar大火成岩省爆发的直接证据。然而也有学者认为，形成于海洋近岸和深水环境的事件层沉积物中Hg的异常富集也可能与陆地Hg源输入增加有关，尽管无法排除最初的Hg源仍可能来自于火山。因此，当前对于T-OAE时期Hg循环的研究还相对有限且存在争议，尤其对陆地环境中Hg含量和同位素的组成特征认识不足。金鑫等人在前期研究基础上（见Jin et al., 2020 GPC），对鄂尔多斯盆地榆林地区安崖剖面湖相沉积物开展Hg含量和同位素测试手段，结合孢粉学和元素地球化学等数据，揭示了T-OAE时期陆相Hg的循环过程及其机制，取得的了以下新认识：
（1）安崖剖面T-OAE碳同位素负漂的峰值对应的Hg元素含量高度富集，指示了存在一个Hg元素异常输入事件。其Hg同位素组成显示出明显的陆源Hg特征（Δ199Hg和δ202Hg < 0），揭示了该Hg富集事件层与陆源Hg的异常输入有关，而与火山作用释放的Hg无直接关系。该结论进一步证实了T-OAE时期存在全球范围（无论海相还是陆相）陆源Hg的异常输入事件。
（2）孢粉学研究发现在Hg元素富集事件层，嗜热性的掌鳞杉科针叶植被大量出现，而低地和河岸植被急剧减少，指示研究区林下植被系统的崩溃和去森林化现象。孢粉学的发现进一步解释了为何T-OAE事件层出现陆源Hg异常输入现象，即T-OAE时期气温快速升高，导致野火频发（木炭含量增多）和植被面貌更替，发生的植被危机和去森林化现象导致地表土壤系统快速崩溃，其地表风化强度增加和水循环加快，促使陆源Hg大量输入到陆地湖泊和海洋中。水体中存在过量的陆源Hg，进而对水体中的生物形成毒害，这可能是导致该时期生物灭绝的原因之一。
安崖剖面T-OAE时期碳同位素、Hg含量、Hg同位素和部分孢粉组合丰度对应关系
安崖剖面T-OAE时期碳同位素负漂和Hg元素富集事件层与植被危机耦合
该研究受国家自然科学基金项目、中科院青年创新促进会基金、第二次青藏高原综合科学考察专题项目、中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室开放基金的联合资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117842
