我室在“埃迪卡拉纪生物与环境协同演化”研究领域取得新进展
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我室在埃迪卡拉纪生物与环境协同演化研究领域取得新进展

近日,我室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《Geology》(T1)上发表了题为“Sulfur isotope evidence for transient marine-shelf oxidation during the Ediacaran Shuram Excursion”的学术论文,该论文通过定量数值模拟的方法首次发现了埃迪卡拉纪碳循环剧烈扰动时期(又称“Shuram Excursion”时期)近岸海洋硫酸盐含量出现脉冲式升高并存在从近岸至远洋硫酸盐梯度的直接证据,表明~5.8亿年前广泛缺氧的埃迪卡拉纪海洋在陆架区首先发生了氧化。这一发现对解析早期地球海洋氧化模式、地球碳循环扰动机制及早期后生动物的出现与辐射具有重要意义。

埃迪卡拉纪(635-541 Ma)是地球环境和生命演化的重大变革期之一,在此期间,地球海洋出现了重要的氧化,复杂后生动物也开始出现辐射,同时全球海洋碳循环也发生了剧烈的扰动沉积碳酸盐碳同位素组成记录了地质历史时期最显著的负偏移(可达−12‰;称为Shuram Excursion/DOUNCE事件)。这些独特的环境、生物与地球化学事件的集中出现被认为与当时的海洋氧化有关,然而由于缺乏直接的和定量化的地球化学证据以及对这一氧化事件细节的具体描述,该时期的海洋氧化还存在很大争议。

为解决这一争议并突破当前研究困境,李超教授团队通过分析同一样品中黄铁矿-碳酸盐晶格微量硫酸盐硫同位素组成并结合海水硫酸盐含量定量模型,对比研究了华南埃迪卡拉纪Shuram Excursion/DOUNCE时期浅海-深海不同沉积相的海水硫酸盐含量及全球其他地区同时期数据,定量模型结果显示:Shuram Excursion/DOUNCE时期(~575-551 Ma)全球海洋陆架区的硫酸盐含量存在一次脉冲式升高,在近岸地区可能达到>8 mM,但在深水斜坡地区则< 3 mM,存在明显的浅海-深海硫酸盐梯度。作为缺氧海洋中最重要的氧化剂,硫酸盐在陆架地区的脉冲式升高显示了早期缺氧海洋脉冲式氧化模式(即自浅海至深海的扩张式氧化),这种脉冲式陆架氧化可能为陆架地区还原碳的氧化提供了足够的氧化剂,进而导致了海洋陆架区发生了广泛的碳同位素扰动。此外,陆架区的广泛氧化也为大型后生动物的演化和辐射提供了适宜环境。

论文第一作者为我校生环国重2016级博士生石炜,师从李超教授。

论文信息

Title: Sulfur isotope evidence for transient marine-shelf oxidation during the Ediacaran Shuram Excursion

Authors: Wei Shi, Chao Li*, Genming Luo, Junhua Huang, Thomas J. Algeo, Chengsheng Jin, Zihu Zhang,and Meng Cheng

Source: Geology

DOL: 10.1130/G39663.1.

原文链接:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/526708/sulfur-isotope-evidence-for-transient-marine-shelf