Il mercurio è un metallo pesante tossico che può esistere stabilmente come gas, con elevata volatilità e distribuzione globale nell'atmosfera. I vulcani rappresentano una fonte naturale primaria di mercurio nell’atmosfera, con effetti significativi sui cicli del mercurio sia su scala globale che regionale. Il mercurio può subire sia il frazionamento dipendente dalla massa (MDF) che il frazionamento indipendente dalla massa (MIF) nei sistemi terrestri.
Hg-MDF è onnipresente e associato a numerosi processi, mentre Hg-MIF può fornire una firma unica per identificare i percorsi specifici di Hg. Il mercurio di origine vulcanica presenta un ∆ 199 vicino allo zero Valori Hg. La fotoriduzione del Hg(II) genera MIF negativo (∆ 199 Hg <0) nel Hg(0) prodotto, lasciando MIF positivo (∆ 199 Hg> 0) nella vasca acquosa residua di Hg(II) nelle colonne d'acqua. Di conseguenza, i sistemi marino e terrestre tendono ad avere ∆ 199 positivi e negativi Valori Hg, rispettivamente.
In numerosi studi è stato riportato l'utilizzo di isotopi stabili del mercurio per tracciare in modo affidabile l'origine del mercurio nella documentazione geologica. Le registrazioni degli isotopi di mercurio degli arricchimenti di Hg per origine vulcanica mostrano picchi di Hg/TOC (carbonio organico totale) con ∆ 199 prossimi allo zero Valori di Hg che riflettono la deposizione diretta di Hg vulcanico o leggermente positivi ∆ 199 Valori di Hg che riflettono la fotoriduzione del Hg(II) durante il trasporto atmosferico del Hg vulcanico.
Si ritiene che le estinzioni di massa "Big Five", diverse estinzioni secondarie, gli eventi anossici oceanici (OAE) nell'Eone Fanerozoico e alcuni cambiamenti redox atmosferici nel periodo Precambriano mostrino isotopi di Hg di origine vulcanica, il che implica che il vulcanismo ha svolto un ruolo importante. ruolo importante in queste estinzioni ed eventi ambientali.
Le registrazioni degli isotopi di mercurio degli arricchimenti di mercurio per origini non vulcaniche hanno caratteristiche diverse. L'arricchimento di Hg può essere causato dai cambiamenti redox dell'oceano e l'input di Hg può essere derivato dal deflusso terrestre, dalla combustione di sedimenti ricchi di sostanza organica, dall'impatto di asteroidi e dal Hg(0) atmosferico, che mostra un ∆ 199 variabile. Valori Hg.
Ci sono alcuni fattori che influenzano gli arricchimenti di Hg sedimentari e le variazioni isotopiche di Hg. Le differenze nel vulcanismo globale o locale, nel vulcanismo sottomarino o subaereo, la distanza dal vulcanismo, l'intensità eruttiva vulcanica e l'esistenza di attività idrotermali possono tutti avere effetti sulle concentrazioni di Hg e sugli isotopi di Hg.
Lo stato redox dell'oceano, come le condizioni ossiche o disossiche e gli ambienti anossici o euxinici, possono entrambi influenzare principalmente le fasi ospiti del Hg. E durante e/o dopo la diagenesi e il metamorfismo, possono essere interessati anche gli arricchimenti di mercurio e gli isotopi di mercurio.
Le applicazioni degli arricchimenti di Hg e degli isotopi di Hg per tracciare i principali vulcanismi nelle registrazioni geologiche possono migliorare significativamente la comprensione della relazione tra eruzioni LIP, crisi biotiche e cambiamenti ambientali in scenari antichi, fornendo una forte prova di un vero collegamento causa-effetto tra LIP e eventi geologici catastrofici.
Tuttavia, ci sono ancora questioni irrisolte che richiedono lavoro futuro, comprese le controversie sul meccanismo di attivazione del LIP per alcune estinzioni e le complicate variazioni negli isotopi di Hg. Pertanto, sono necessari lavori futuri come l'ampliamento dell'ambito della ricerca, l'applicazione di modelli isotopici del mercurio e la combinazione del mercurio con altri proxy per ottenere informazioni più ampie sull'evento vulcanico e sui relativi impatti ambientali e biotici.
Ulteriori informazioni: Qing Gong et al, Applicazioni degli isotopi stabili del mercurio per tracciare il vulcanismo nella documentazione geologica, Scienza Cina Scienze della Terra (2024). DOI:10.1007/s11430-023-1236-8
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