沉积地质研究院金鑫副教授在NI期刊Earth and Planetary Science Letters上发表“晚三叠世卡尼期洪泛事件”最新研究成果
深时极端气候事件通常由大火成岩省爆发所驱动，大规模的火山活动普遍具有脉冲式的特征并对全球生态系统产生影响。火山活动的顶峰期对地球生态系统产生的影响更为剧烈，扮演着“killer”的角色。通过研究深时地球气候变化，能使我们更好地理解当前气候变化的机制及其可能带来的潜在后果，从而提出有效的应对措施。
在距今约2亿3千万年前的晚三叠世，发生了三叠纪最为瞩目的极端气候事件之一，卡尼期洪泛事件（CPE）。在CPE时期，大量的浅海相碳酸盐工厂短暂消亡或发生工厂类型转换，并伴随底部海水缺氧、表层海水温度上升、多次全球性的碳同位素负偏以及不同程度的生物灭绝和生物辐射（如钙质超微浮游生物、恐龙），指示了生命和环境都经历了极大的转变。近年来的研究认为，北美大陆西北缘的Wrangellia大火成岩省可能是驱动CPE时期生物-环境变化的主要原因。其证据来源于陆相和特提斯域海相CPE层位中的Hg元素富集和Hg同位素异常变化，指示了这一时期Wrangellia大火成岩省的活动强烈，并具有多期次离散脉冲式喷发的特征。然而，在远离泛大陆的远洋沉积物中，非放射性成因的锇（Os）输入增强表明远洋地区可能也受到Wrangellia大火成岩省的影响，但仍缺乏火山活动的直接证据。同时，对Wrangellia大火成岩省活动的强弱变化阶段的转换及其对同期生物-环境的影响尚不清楚。
针对上述科学问题，沉积地质研究院金鑫副教授与国内外合作者选取了位于日本犬山地区的CPE时期远洋沉积物作为研究对象，并采用Hg元素含量和Hg同位素、元素地球化学测试手段，结合前人的研究数据，开展了相关研究，得到以下认识：
（1）研究层位出现了4次Hg元素含量富集现象，其中第一次Hg元素含量富集发生在CPE启动之前，并且表现出火山源Hg同位素特征（Δ199Hg≈0）。这表明Wrangellia大火成岩省在CPE启动之前就已经开始活跃。这也解释了为何犬山剖面非放射性成因的Os输入增强始于CPE之前。
（2）犬山剖面的Δ199Hg值在CPE启动后呈现明显的负偏趋势，与特提斯域同期Δ199Hg值的变化趋势相吻合，这可能与CPE启动初期陆源物质输入增强有关。
（3）随后，在Julian-Tuvalian亚期界线附近（卡尼期中期），犬山剖面的Δ199Hg值保持稳定，且表现为明显的火山来源的Hg特征（Δ199Hg≈0）。在这一阶段，Hg和铜（Cu）元素含量富集并达到峰值，这可能与Wrangellia大火成岩省活动的顶峰期有关。Wrangellia大火成岩省活动在卡尼期中期达到高潮，这可能是导致该时期出现最为显著的生物、气候以及沉积特征变化的原因（如海洋生物在该时期的种属灭绝率最高）。
本次研究首次利用Hg元素含量及其同位素揭示了远洋沉积物中保存了Wrangellia大火成岩省具备不同强度的脉冲式喷发特征的记录，其峰值排放速率可能是造成卡尼期生物灭绝和环境突变的重要原因。该研究成果已于近日在国际顶级地学期刊Earth and Planetary Science Letters（Nature Index期刊）上发表。成都理工大学为该成果的第一完成单位，沉积地质研究院金鑫副教授为第一作者和通讯作者，中国科学院地球化学研究所尹润生教授为共同通讯作者。沉积地质研究院杜怡星副研究员、日本熊本大学Yuki Tomimatsu博士、九州大学Tetsuji Onoue教授、加拿大地质调查局Stephen E. Grasby教授、意大利的里雅斯特大学Marco Franceschi教授和帕多瓦大学Manuel Rigo教授也参与了该项研究。该研究工作得到了国家自然科学基金资助。
图. 1日本犬山剖面卡尼期Hg元素含量、Hg同位素以及Cu元素含量变化特征
图. 2论文首页
Jin, X., Tomimatsu, Y., Yin, R., Onoue, T., Franceschi, M., Grasby, S. E., Du,Y., Rigo, M., 2023. Climax in Wrangellia LIP activity coincident with major Middle Carnian (Late Triassic) climate and biotic changes: Mercury isotope evidence from the Panthalassa pelagic domain. Earth and Planetary Science Letters, 607, 118075.
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118075
