acumularea de Hg în sedimente poate fi influențată de diverși factori, inclusiv redox condiții, carbon organic înmormântare fluxuri, argilă și minerale content16,20,25,26,27. Condițiile de reducere a promova formarea de substanțe organice-Hg complexe și Hg-sulfuri, care sunt susceptibile de a fi dominante forme de Hg în marină sediments20,26,27., Hg se poate îmbogăți în minerale argiloase în anumite condiții chimice (de exemplu, eh ridicat) prin adsorbția Hg(OH)228,29 puțin solubil. Cu toate acestea, Hg adsorbit pe materie organică este forma dominantă a Hg în majoritatea sistemelor acvatice20. Masă mică, dependentă de fractionations (MDF) poate rezulta dintr-fizice–chimice–biologice procese timpul Hg absorbție în sedimente marine, dar lipsa de mass-independent de fracționare (MIF) face Hg izotop sistematica (mai ales MIF) un puternic trasor de Hg provenance30,31., Hg-izotopice CIM variație în Phanerozoic succesiunilor sedimentare a fost interpretat în termeni de sursă de schimbări, mai degrabă decât diagenetic effects8,15,32.în majoritatea secțiunilor de studiu, Hg prezintă o corelație mai puternică cu TOC (adică, r variind de la+0,55 la +0,95 decât la sulf (s) (r mai ales <+0,45) sau aluminiu (Al) (r variind de la +0,20 la +0,84 (Fig suplimentar. 12; notați toate valorile R semnificative la p (a) < 0.01). Această corelație puternică susține materia organică ca substrat Hg dominant., Deși există o variație pronunțată a concentrațiilor TOC în majoritatea secțiunilor, atât concentrațiile de Hg brute, cât și cele normalizate de TOC (adică Hg/TOC) prezintă tendințe stratigrafice sistematice în cele 10 secțiuni de studiu, sugerând că fluxurile crescute de Hg către sediment nu s-au datorat pur și simplu creșterii îngropării materiei organice. În plus, crește în Hg/TOC jurul LPME nu sunt legate de schimbările în sedimente litologia, ca probele care conțin <1% Al (de exemplu, carbonați) și cele care conțin >1% Al (de exemplu,,, Marne și șisturi) prezintă modele aproape identice de variație seculară Hg / TOC în toate profilurile, în ciuda diferențelor paleoenvironmentale (Fig suplimentar. 13). Astfel, deducem că creșterile mari ale Hg/TOC observate în jurul LPME reflectă o creștere mare a fluxurilor de Hg către ocean, urmată de îndepărtarea rapidă a Hg în sediment, reflectând timpul scurt de rezidență al Hg în sistemul atmosferă–ocean.
vârfuri ascuțite de Hg/TOC care apar în primul rând în apropierea LPME orizont (~251.94 Ma) continua upsection în fiecare secțiune de studiu pentru stratigrafică intervale corespunzătoare a ~50-200 kyr., Această perioadă corespunde, de asemenea,vârfului extincției în masă end-Permian,caracterizată prin perturbații majore la ciclurile biogeochimice globale și la ecosistemele terestre și marine1, 33, 34 (Fig. 4). Acest interval de timp este, de asemenea, în concordanță cu intervalul de mari dimensiuni intruziune din Siberian Traps magmele în organice bogate sedimentelor din Bazinul Tunguska în timpul intruzive prag-complex faza de Burgess et al. 9., Hg/TOC vârfuri, prin urmare, sunt susceptibile de a fi legat, în parte, la debutul de încălzire de subterane organice bogate în sedimente de pervazul intruziuni din Siberian Traps BUZE, mai degrabă decât la debutul de inundații bazalt eruptions3,9. Cu toate acestea, relația emisiilor de Hg cu activitatea buzelor nu este bine înțeleasă în prezent35.raportul Hg / TOC prezintă doar o relație slabă cu distanța față de buza capcanelor siberiene, dar o relație puternică cu adâncimea apei de depozitare (Fig. 1)., Paleogeografic, secțiunile din ne Panthalassa au raporturi medii Hg/TOC mai mari în intervalul de îmbogățire (85 ± 67 ppb/%) în raport cu secțiunile din oceanele Paleo-Tethys (62 ± 40 ppb/%) sau Panthalasic (30 ± 21 ppb/%; Fig. 2A, b). În ceea ce privește adâncimile apei, raporturile medii Hg/TOC pentru intervalul de pre-îmbogățire sunt de 26 ± 14, 82 ± 60 și 27 ± 19 ppb/% pentru secțiunile superficiale, intermediare și, respectiv, adânci (Fig. 2a)., Astfel, secțiunile de adâncime intermediară prezintă valori de fond Hg/TOC mai mari (cu un factor de aproape 3) decât secțiunile de suprafață și de adâncime, ceea ce implică concentrații apoase crescute de Hg în regiunea termoclină superioară (~200-500 m) a oceanelor permiene târzii. EFs medii în timpul intervalului de îmbogățire sunt 3,4 ± 0,7, 4,6 ± 1,8 și 4,9 ± 2,9 pentru secțiunile superficiale, intermediare și, respectiv, adânci (Fig. 2b), indicând faptul că pulsul Hg eliberat în timpul crizei PTB a fost transferat preferențial din Oceanul de suprafață și în ape mai adânci., Hg îmbogățire în apă de mică adâncime setări în timpul Toarcian (~183 D) a fost dedus să fi fost rezultatul unei intense terestre runoff36, deși acest lucru nu este probabil în cazul de față secțiuni de studiu datorită distinct mai mare de mercur enrichments la intermediar-adâncimea relativă de apă de mică adâncime setări. În schimb, acest model este similar cu Hg încărcare în termoclină moderne oceane, care rezultă din absorbția de Hg pe scufunda particule organice și în jos de transfer prin biologice pump37. Cu toate acestea, alți factori (de exemplu, cantitatea și tipul de materie organică) poate, de asemenea, să fi influențat distribuția dependentă de adâncime a Hg în secțiunile de studiu.
există o diferență distinctă în momentul îmbogățirii inițiale a Hg în raport cu orizontul Lpme în apele de mică adâncime în raport cu siturile de studiu de adâncime. La apă de mică adâncime locale, spike în Hg enrichments și faunistice cifra de afaceri sunt aproape sincron, întrucât de apă adâncă sale arată un mare decalaj de timp între momentul inițial Hg puls și faunistice cifra de afaceri. Vârfurile Hg / TOC sunt ~0,5 și 0.,3 m sub LPME în adâncime Akkamori-2 și Ubara secțiuni, reprezentând cel puțin 50-100 kyr lag (Fig. 1; vezi metode pentru modelele de vârstă). Un interval de timp mai mic (~20 kyr) între Îmbogățirile Hg și orizontul LPME este dedus pentru secțiunea Xiakou de adâncime intermediară.
sincronicitatea îmbogățirilor Hg și orizontul de extincție în secțiunile de apă puțin adâncă ar putea fi legate de omogenizarea sedimentelor prin bioturbare., Cu toate acestea, în secțiuni cheie Hg enrichments apar predominant în sedimente cu un număr limitat de tesatura disruption38,39, indicând faptul că decalajele în Hg enrichments și dispariția orizont nu sunt legate de bioturbation. De exemplu, omogenizarea sedimentelor la Meishan este limitată la 2-4 cm chiar sub orizontul de extincție (patul 25) și lipsește în mare măsură deasupra LPME40. Secțiunile pelagice din Japonia prezintă,de asemenea, o conservare puternică a țesăturilor sedimentare primare, cu dovezi limitate de bioturbare39, 41.,izotopii de mercur pot fi utilizați pentru a urmări sursa și căile de depozitare ale mercurului în sedimentele marine (vezi Blum et al. 30 și referințe în acestea) având în vedere că cele două surse principale de Hg către oceane, adică scurgerea terestră și depunerea atmosferică a Hg(II), au semnificații izotopice diferite30, 31. Mercur are un complex circuitul biogeochimic și suferă transformări care pot induce MDF (δ202Hg) și/sau CIM (Δ199Hg) din Hg isotopes30., Volcanogenic Hg a δ202Hg valori cuprinse între -2‰ și 0‰42,43, și MDF poate fi influențată de o gamă largă de caracteristici fizice, chimice și procese biologice. MIF, în schimb, apare predominant prin procese fotochimice8,30. Hg emise de arc vulcani sau sisteme hidrotermale nu pare să fi suferit MIF semnificative (~0‰), deși un număr relativ limitat de setări au fost studiate până în prezent. Arderea cărbunelui duce în mod obișnuit la eliberarea Hg cu valori negative δ202Hg și Δ199hg43,44., Alternativ, fotoreducția Hg (II) complexată de liganzii de sulf reduși în zona fotică poate limita mif45 negativ. Cu toate acestea, Hg enrichments și negative CIM înregistrări în prezent unități de studiu nu poate fi datorat exclusiv oceanic anoxie lângă PTB, deoarece Hg enrichments sunt măsurate în diverse redox medii și Hg este găzduit în principal de materie organică, mai degrabă decât de sulfuri.
Valorile Δ199Hg aproape zero (mai ales 0‰ la +0.,10‰) pentru pre-LPME interval în Meishan D și Xiakou poate reflecta fotochimice reducere de Hg sau amestecarea terestre și atmosferice surse de Hg43 (Fig. 3). Cu toate acestea, cea mai mică la mijloc Changhsingian interval în Gujo-Hachiman (stratigrafice echivalente din care nu au fost incluși în eșantion în Meishan D și Xiakou secțiuni) prezintă distinct crescute Δ199Hg compoziții, variind de la +0.10‰ la +0.35‰, care sunt tipice marine sediments30 și în concordanță cu photoreduction apoase HgII26,43., Toate cele trei secțiuni (în special pelagice Gujo-Hachiman secțiune) prezintă aproape zero, deși oarecum variabilă, Δ199Hg valori în timpul și după LPME, care sunt în concordanță cu predominant vulcanice și/sau termogenic (de exemplu, cărbune-derivate) Hg intrări.
MDF (δ202Hg) profile pentru secțiuni de studiu arată aproximativ modele similare: Meishan D și Xiakou randament de fundal (pre-LPME și post-PTB) valori de cca. -0.50‰, întrucât stratigraphically mai veche parte a Gujo-Hachiman secțiune prezintă mai negativ pre-LPME valori, variind de la -0.80‰ la -2.30‰ cu o medie de -1.50‰ (Fig. 3)., Toate cele trei secțiuni prezintă variabilitate crescută în δ202Hg jurul LPME, cu Meishan D și Xiakou fiecare, eventual, afișând două negativ piroane. Aceste excursii în MDF susțin o schimbare a sursei sau a ciclismului Hg marine aproape de LPME, deși natura exactă a proceselor de control este incertă. Pentru intervalul pre-LPME la Gujo-Hachiman, semnăturile mari pozitive MIF și negative MDF implică o cale de transport atmosferică dominantă30, 46., Micile semnături pozitive MIF și negative MDF ale secțiunilor Meishan D și Xiakou pot indica surse atmosferice și terestre mixte, cu posibile intrări de Hg de la plantele terestre datorită încărcărilor crescute de Hg în ecosistemele terestre.
noile noastre rezultate izotopice Hg oferă perspective dincolo de cele ale studiilor anterioare Hg ale PTB. Grasby și colab., 8 deduce că δ202Hg-Δ199Hg valori au fost în concordanță cu Hg provin în principal din activitatea vulcanică pentru un adânc panta în secțiunea Arctic Canadian (Buchanan Lac), și o combinație de atmosferice intrări și terestre doilea tur de scrutin pentru un nearshore secțiune în China (Meishan D). Deși valorile noastre minime MIF sunt mult mai puțin negative decât cele raportate de Grasby et al. 8, datele noastre pentru Meishan d susțin, de asemenea, un amestec de surse terestre și atmosferice Hg., Deducem că schimbările în jurul LPME în adâncul oceanului Gujo-Hachiman secțiune (aproape zero la slab pozitiv Δ199Hg valori, o concurentă creștere de MDF, și puternic Hg enrichments) sunt dovezi ale atmosferice intrări de Hg (de exemplu, de la emisiile vulcanice precum și vulcanice legate termogenic surse, cum ar fi arderea cărbunelui) la largul oceanului, la mii de kilometri distanță de riverane fluxuri. În general, tendințele în δ202Hg-Δ199Hg valori sunt în concordanță cu intrări masive de Hg din emisiile vulcanice și/sau ardere a Hg-rulment organice bogate în sedimente de Siberian Traps BUZE.,
LPME a coincis cu debutul de pervazul formarea complexului din Siberian Traps LIP9, indicând faptul că inițial Hg enrichments lângă LPME în PTB secțiunile au fost, de asemenea, coincide cu aceste praguri. Hg profile poate oferi de înaltă rezoluție înregistrările de activitate vulcanică având în scurt timp de rezidență de Hg în atmosferă și oceanic coloană de apă (<2 ani și <1000 de ani, respectiv)37,47., Comparativ cu sincronicitatea de Hg vârfuri și LPME în apă de mică adâncime secțiuni, observate timp lacune de ~50 la 100 kyr între aspectul inițial al Hg vârfuri și LPME în pelagice de apă adâncă secțiuni (Akkamori-2 și Ubara) poate sprijini un diachronous marin eveniment de dispariție în masă. Această concluzie, totuși, depinde de sincronicitatea geologică a vârfurilor Hg, care depinde de modelul de vârstă și de plasarea LPME în fiecare secțiune (vezi metode)., O prelungită dispariție model are, de asemenea, a fost propusă pe baza diferențialului de distribuție de burete extincții relativă la LPME în Arctica region48 și radiolarian extincții în Nanpanjiang Basin49,50.
Un diachronous extincție ar oferi perspective noi în mult-dezbătută influența diferitelor omor mecanisme, de exemplu, hypercapnia51,52, termice stress53, și oxigen sulfurat stresses54,55., Efectele de hipercapnie și stres termic ar trebui să fie aproape sincron, sub formă de căldură și dioxid de carbon sunt destul de uniform distribuite prin atmosferice și marin circulație pe 1-2 kyr timp scales56. Mai mult decât atât, efectele de hipercapnie ar trebui să fie coincident cu vârf Hg enrichments și vârf de degazare (presupunând că cele două sunt echivalente) având în vedere că silicat și marin intemperii va începe să trage în jos atmosferice de dioxid de carbon în urma unui început de carbon de injectare (de exemplu, ref. 57,58)., Acest lucru este în concordanță cu creșterea sincronă a Hg și CO2 atmosferice în timpul crizei Triasice15. În contrast, ocean anoxia poate dezvolta într-o gamă largă de scale de timp, în funcție inițială locale concentrații de oxigen, de referință, nivelurile de nutrienți, și de amploarea și de rata de nutrienți eliberați în mediul marin sistem de sporită la intemperii și feedback-uri pozitive asociate cu P cycle59,60. Pentru anoxie să se dezvolte în adâncul oceanului setările (de exemplu, extinse anoxie în apele marine setări de lângă LPME24,61), mai mare de nutrienți de încărcare (de exemplu, P, Fe) este necesară decât pentru raft settings62., Astfel, prezența Hg îmbogățire în diferite medii marine (presupunând o volcanogenic origine) oferă noi dovezi pentru oxigen stres, mai degrabă decât de temperaturi extreme sau hipercapnie, ca factor esențial de Pământ, cel mai mare eveniment de extincție în masă. De asemenea, trebuie remarcat faptul că temperaturile ridicate reduc nivelurile de saturație a oxigenului în apa de mare și determină efectele metabolice ale oxigenului scăzut să devină mai severe63.,
Mercur enrichments lângă LPME orizont în platoul continental, panta continentală, și abisal marin secțiuni, combinate cu Hg izotopi (δ202Hg–Δ199Hg), furnizați dovezi pentru o creștere masivă în vulcanice legate de Hg emisiilor în timpul Permian–Triasic biotice criză. Acest studiu oferă dovezi geochimice directe din secțiunile marine pentru efectele vulcanice la scară globală care leagă Buza capcanelor siberiene de criza PTB., În raport cu valorile de fond pre-LPME, Hg-EFs a crescut cu factori de 3-8 în timpul evenimentului de extincție în masă înainte de a reveni la nivelurile apropiate de fond în Triasicul Timpuriu. Rapoartele Hg / TOC sunt semnificativ mai mari (cu un factor de aproape 3) în secțiunile de adâncime intermediară în raport cu secțiunile de suprafață și de adâncime înainte de criza PTB, reflectând o concentrație generală de Hg în regiunea termoclinei superioare prin acțiunea pompei biologice., Mai mult, cu curent de plasare a LPME orizont în fiecare secțiune stratigrafică diferențe între vârf inițial de Hg concentrații și LPME reprezintă un decalaj de timp, care oferă dovada de un nivel global diachronous eveniment de extincție în masă. În mod special, dispariția orizontului în apă adâncă secțiuni (de exemplu, Akkamori-2 și Ubara) postdatat vârf volcanogenic Hg intrări de ~50 la 100 kyr, întrucât acesta a fost aproape sincron în apă de mică adâncime secțiuni., Din cauza feedback-uri în ciclul de oxigen marin, sulfură și oxigen subliniază ar fi dezvoltat peste mii sau chiar zeci de mii de ani după vârf de degazare vulcanice. Un decalaj între intrările de Hg vulcanogene de vârf și cifra de afaceri biotică este probabil atunci când destabilizarea ecosistemului este cauzată de stresul oxigenului, spre deosebire de răspunsul geologic rapid așteptat dacă temperaturile extreme sau hipercapnia au fost principalul mecanism de ucidere., În concluzie, dovezile pentru un interval de extincție prelungit oferă un nou suport pentru tensiunile de oxigen și sulfură ca mecanism principal de ucidere pe o mare parte a oceanului, ca răspuns la vulcanismul buzelor capcanelor sibiene.
