青藏高原作为地球的“第三极”，无论是在当今全球环境变化还是地质学研究中，都具有极其重要的意义。二叠纪与三叠纪（P-Tr）之交发生了显生宙以来的地质历史时期规模最大的生物大灭绝和环境波动事件，而以西伯利亚大火成岩省等为代表的大规模火山活动或是最主要的触发因素。目前，全球多地超过50个海、陆相P-Tr剖面中发现了沉积汞（Hg）富集，这种异常现象被认为是直接记录火山活动最重要的地球化学指标之一。西藏雅鲁藏布江以南的喜马拉雅—特提斯构造带在P-Tr之交位于冈瓦纳大陆印度板块北缘，前人对包括该地区在内的新特提斯洋浅海相剖面的研究中，同样发现了二叠纪—三叠纪过渡时期的沉积Hg含量异常。然而，对于这些Hg的来源、富集机制以及发生时间等多方面的认识还存在争议。

西藏日喀则定日县珠穆朗玛峰以北的曲布剖面出露了完整的上二叠统至下三叠统，是研究程度较高的经典剖面之一。2023年5月，古生物研究院古生态科研团队对该剖面进行了系统的地质样品采集，并随即开展了高分辨率的沉积Hg含量及Hg同位素的研究。结果表明，在上二叠统最顶部出现了显著的Hg富集、有机碳同位素负漂现象，结合非质量相关分馏的Hg同位素信号，确认了该剖面Hg异常为火山来源为主。前人认为P-Tr之交的沉积Hg异常具有全球性“等时”特征，然而与新特提斯洋地区其他浅海相沉积（包括印度Spiti Valley的Mud剖面、印度Kashmir地区的Guryul Ravine剖面、澳大利亚Perth盆地的Hovea-3钻孔）的多指标对比显示，不同剖面之间沉积Hg异常现象具有明显差异，即在更为浅水的剖面中，Hg富集出现在二叠纪最晚期，而在稍深水的剖面中，则出现在三叠纪最早期。据此，本研究提出新特提斯洋地区多个剖面沉积Hg异常所表现出的这种时间、地区上的差异性，与不同环境下沉积物对于多期次火山活动的差异响应有关。此外，曲布剖面高分辨率的Hg同位素组成也出现了一些之前未发现的异常低值，本研究认为这些值可能与P-Tr之交浅海相缺氧环境、陆源输入等环境波动事件有关。

该成果近日在线发表于国际核心学术期刊Global and Planetary Change，古生物研究院陈剑波副研究员为论文的第一作者，冯卓研究员为论文的通讯作者，古生物研究院多名研究生（周艳玲、刘文杰、路滨键）、地学院本科生（吴佳怡）以及中国科学院地球化学研究所的孙广义副研究员参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金、云南省科技厅、中科院地质与地球物理研究所等联合资助。

论文信息：

Jianbo Chen, Yan-ling Zhou, Wen-jie Liu, Binjian Lu, Jiayi Wu, Guangyi Sun, Zhuo Feng. 2024. Spatiotemporal disparity of volcanogenic mercury records in the southwestern Neo-Tethys Ocean during the Permian–Triassic transition. Global and Planetary Change. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104534

图1 西藏定日县珠穆朗玛峰以北的曲布剖面图

图2 曲布剖面高分辨率有机碳同位素、沉积Hg（含量及同位素）特征

图3 新特提斯洋地区浅海相沉积剖面（包括印度Spiti Valley的Mud剖面、Kashmir地区的Guryul Ravine剖面、澳大利亚Perth盆地的Hovea-3钻孔）沉积Hg异常对比