Science >> Wetenschap >  >> Natuur

Een overzicht van de toepassingen van kwikstabiele isotopen voor het opsporen van vulkanisme bij geologische gebeurtenissen

Het continentale vulkanisme, het oceanische vulkanisme en het vulkanisme op de middenoceanische ruggen stoten Hg uit naar de atmosfeer en de oceaan. Kwik in de atmosfeer zet zich via natte of droge afzetting af in aquatische en terrestrische systemen, en Hg op het land komt via de terrestrische afvoer in de oceaan terecht. Krediet:Science China Press

Kwik is een giftig zwaar metaal dat stabiel als gas kan bestaan, met een hoge vluchtigheid en een wereldwijde verspreiding in de atmosfeer. Vulkanen vertegenwoordigen een primaire natuurlijke bron van Hg in de atmosfeer, met aanzienlijke effecten op de Hg-cycli op zowel mondiale als regionale schaal. Kwik kan zowel massa-afhankelijke fractionering (MDF) als massa-onafhankelijke fractionering (MIF) ondergaan in aardse systemen.



Hg-MDF is alomtegenwoordig en wordt geassocieerd met talrijke processen, terwijl Hg-MIF een unieke signatuur kan bieden om de specifieke routes van Hg te identificeren. Hg uit vulkanische bronnen vertoont een waarde van bijna nul ∆ 199 Hg-waarden. De fotoreductie van Hg(II) genereert een negatieve MIF (∆ 199 Hg <0) in de geproduceerde Hg(0), waardoor er een positieve MIF overblijft (∆ 199 Hg> 0) in de resterende waterige Hg(II)-pool in waterkolommen. Als gevolg hiervan hebben de mariene en terrestrische systemen de neiging positieve en negatieve ∆ 199 Hg-waarden respectievelijk.

In een aantal onderzoeken is melding gemaakt van het gebruik van stabiele Hg-isotopen om op betrouwbare wijze de oorsprong van Hg in het geologische record te traceren. Kwikisotopenregistraties van Hg-verrijkingen vanwege vulkanische oorsprong vertonen Hg/TOC-pieken (totaal organische koolstof) met bijna nul ∆ 199 Hg-waarden die de directe afzetting van vulkanisch Hg weerspiegelen of een licht positieve ∆ 199 Hg-waarden die de fotoreductie van Hg(II) weerspiegelen tijdens atmosferisch transport van vulkanisch Hg.

Er wordt gedacht dat de massale uitstervingen van de ‘Big Five’, verschillende secundaire uitstervingen, anoxische gebeurtenissen in de oceanen (OAE’s) in het Phanerozoïcum en enkele atmosferische redoxveranderingen in de Precambrium-periode allemaal Hg-isotopen van vulkanische oorsprong vertonen, wat impliceert dat vulkanisme een rol heeft gespeeld. belangrijke rol spelen bij deze uitstervingen en milieugebeurtenissen.

Uit vulkanische bronnen afkomstige Hg-toon bijna nul ∆ 199 Hg-waarden. De fotoreductie van Hg 2+ resulteren in een negatieve MIF (∆ 199 Hg <0) in Hg 0 en positieve MIF (∆ 199 Hg> 0) in Hg 2+ , dus de mariene en terrestrische systemen vertonen positieve en negatieve ∆ 199 Hg-waarden respectievelijk. Krediet:Science China Press

Kwikisotopenregistraties van Hg-verrijkingen voor niet-vulkanische oorsprong hebben verschillende kenmerken. De Hg-verrijking kan worden veroorzaakt door redoxveranderingen in de oceaan, en de Hg-invoer kan worden afgeleid van de afvoer op het land, de verbranding van organisch rijke sedimenten, de inslag van asteroïden en de atmosferische Hg(0), waarbij variërende ∆ 199 Hg-waarden.

Er zijn enkele beïnvloedende factoren op sedimentaire Hg-verrijkingen en Hg-isotopische variaties. De verschillen in mondiaal of lokaal vulkanisme, onderzees of subaeriaal vulkanisme, de afstand tot vulkanisme, de intensiteit van vulkaanuitbarstingen en het bestaan ​​van hydrothermale activiteiten kunnen allemaal gevolgen hebben voor de Hg-concentraties en Hg-isotopen.

De redoxtoestand van de oceaan, zoals oxische of dysoxische omstandigheden en anoxische of euxinische omgevingen, kunnen beide primair de gastfasen van Hg beïnvloeden. En tijdens en/of na diagenese en metamorfose kunnen ook Hg-verrijkingen en Hg-isotopen worden beïnvloed.

De toepassingen van Hg-verrijkingen en Hg-isotopen voor het opsporen van belangrijk vulkanisme in geologische archieven kunnen het begrip van de relatie tussen LIP-uitbarstingen, biotische crises en veranderingen in het milieu in oude scenario’s aanzienlijk verbeteren, wat sterk bewijs levert voor een echte oorzaak-en-gevolg-koppeling tussen LIP’s en geologische catastrofale gebeurtenissen.

Niettemin zijn er nog steeds onopgeloste problemen die toekomstig werk vereisen, waaronder controverses over het LIP-triggermechanisme voor bepaalde uitstervingen en gecompliceerde variaties in Hg-isotopen. Toekomstig werk, zoals het uitbreiden van de reikwijdte van het onderzoek, de toepassing van Hg-isotoopmodellen en het combineren van Hg met andere proxy's, is dus nodig om breder inzicht te krijgen in de vulkanische gebeurtenis en de daarmee samenhangende milieu- en biotische gevolgen.

Meer informatie: Qing Gong et al, Toepassingen van kwikstabiele isotopen voor het traceren van vulkanisme in het geologische record, Science China Earth Sciences (2024). DOI:10.1007/s11430-023-1236-8

Journaalinformatie: Wetenschap China Aardwetenschappen

Aangeboden door Science China Press




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Genetische variabiliteit ondersteunt de overleving van planten tijdens droogtes
  2. Intron: definitie, functie en belang bij RNA-splitsing
  3. Voors en tegens van Forensic Science
  4. Een 3D-model van een plantencel bouwen
  5. Van wortels tot veerkracht:onderzoek naar de vitale rol van microben in de gezondheid van kustplanten
  6. Moeten we ons zorgen maken dat onze katten en honden COVID krijgen?
  7. Hoe ons album met opnames van vogelgezang naar #2 in de ARIA-hitlijsten schoot
  8. Waarom blozen mensen?
  9. Een sleutelgen helpt verklaren hoe het vermogen om te zweven steeds opnieuw naar voren is gekomen tijdens de evolutie van het buideldier

Wetenschap