汞稳定同位素在地质事件中火山作用示踪的应用综述

汞是一种有毒重金属，可以稳定地以气体形式存在，具有高挥发性，在大气中分布广泛。火山是大气中汞的主要天然来源，对全球和区域范围内的汞循环具有重大影响。汞在地球系统中既可以经历质量相关分馏 (MDF)，也可以经历质量独立分馏 (MIF)。

Hg-MDF 无处不在，与许多过程相关，而 Hg-MIF 可以提供独特的特征来识别 Hg 的特定途径。火山来源的 Hg 表现出接近零的 ∆¹⁹⁹Hg 值。Hg(II) 的光还原产生负 MIF (∆¹⁹⁹Hg < 0) 生成 Hg(0)，留下正的 MIF (∆¹⁹⁹水柱中残留的水合 Hg(II) 池中 Hg > 0)。因此，海洋和陆地系统往往具有正和负的 ∆¹⁹⁹Hg值分别为。

利用汞可靠地追踪汞的来源已在许多研究中报道。火山成因的汞同位素记录显示，汞/TOC（总有机碳）峰接近于零∆¹⁹⁹反映火山汞直接沉积的汞值或略微正的∆¹⁹⁹Hg 值反映了火山汞在大气中运输过程中 Hg(II) 的光还原作用。

“五大”大规模灭绝、几次二次灭绝、显生宙的海洋缺氧事件（OAE）以及前寒武纪的一些大气氧化还原变化都被认为显示出火山源的Hg同位素，这意味着火山活动在这些灭绝和环境事件中发挥了重要作用。

非火山成因的汞同位素记录的Hg富集具有不同的特点。Hg的富集可以由海洋氧化还原变化驱动，Hg的输入可以来自陆地径流、富含有机质沉积物的燃烧、小行星撞击和大气中的Hg(0)，表现出不同的∆¹⁹⁹汞值。

沉积物中汞的富集和汞同位素变化受一些因素的影响，全球性或局部性火山活动、海底或陆上火山活动的差异、与火山活动的远近、火山喷发强度以及热液活动的存在等都可能对汞浓度和汞同位素产生影响。

海洋氧化还原状态，如富氧或缺氧条件和缺氧或正常环境，都可能主要影响Hg的赋存状态。在成岩变质过程中和/或之后，Hg的富集和Hg同位素也会受到影响。

利用汞富集和汞同位素追踪地质记录中的主要火山活动，可能显著提高对大火成岩省喷发、生物危机和古代情景下环境变化之间关系的理解，为大火成岩省和地质灾难事件之间存在真正的因果关系提供有力证据。

然而，仍有一些尚未解决的问题需要进一步研究，包括关于某些灭绝事件的 LIP 触发机制的争议以及 Hg 同位素的复杂变化。因此，未来的研究需要扩大研究范围、应用 Hg 同位素模型以及将 Hg 与其他替代指标相结合，以便更广泛地了解火山事件及其相关的环境和生物影响。