李超教授团队在寒武纪早期海洋化学研究领域取得新进展
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近日,我校生物地质与环境地质国家重点实验室李超教授团队在国际著名地学期刊《地球和行星科学通讯》(Earth and Planetary Science Letters,T1)发表论文。该研究发现寒武纪早期海洋不仅深部缺氧,而且在海洋化学组成上具有高度的空间差异性,特别是其表层氧化海水在空间上扩张可能对“寒武纪生命大爆发”的出现起到了关键的促进作用。

寒武纪早期是地球环境和生命演化的关键时期。寒武纪早期出现了现今所有的动物门类和建立了类似现今海洋的生态系统,被称为“寒武纪生命大爆发”。由于复杂动物需要海水中较高的溶解氧,“寒武纪生命大爆发”的出现在很大程度上让人们普遍认为寒武纪早期地球海洋的氧化程度也达到了今天的状态。然而,长期以来,寒武纪早期海洋化学的研究却表明这一时期海洋存在广泛缺氧甚至海水硫化(即海水含有游离的硫化氢)的特征,这与“寒武纪生命大爆发”出现存在直接的矛盾。

为解决这一矛盾和深入探讨寒武纪早期海洋化学与早期动物演化之间的关系,李超教授团队运用Fe-S-C-微量元素等系统地球化学手段综合研究了华南寒武纪早期不同水深多达8条地层学剖面,并且集成对比了全球其他地区地球化学数据。研究发现寒武纪早期深部海洋仍旧以缺氧为主,并未出现类似今天深部海洋的完全氧化,以前寒武纪早期海洋化学的研究所发现广泛缺氧甚至海水硫化的特征实际上反映了寒武纪早期古海洋化学的高度空间差异性:即表层氧化的海水与陆架区底水硫化和远洋深水区缺氧铁化海水(即海水含有游离的还原性铁离子)的动态共存。研究还开展了华南寒武纪早期海洋化学记录与古生物学记录的时空对比工作,对比结果显示“寒武纪生命大爆发”的出现很可能仅与表层氧化海水在5.2亿年前空间上的扩张有关而非以前认为的全球深部海洋的氧化有关。这些认识深化了我们对于“寒武纪生命大爆发”与早期地球海洋化学演化之间关系的理解。

该论文第一作者,2014级博士生金承胜,师从李超教授。该生获得2016年度锐鸣校友奖学金及湖北省优秀硕士论文奖(指导教师李超教授)。