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南京古生物所發(fā)現(xiàn)埃迪卡拉紀仍存在海水分層和間歇氧化

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南京古生物所發(fā)現(xiàn)埃迪卡拉紀仍存在海水分層和間歇氧化

摘要: 　　大氣含氧量的增加和古海洋的氧化與早期生命起源和多細胞生物演化聯(lián)系密切。地質歷史時期公認的大氧化事件有兩次：第一次大氣游離氧的顯著增加發(fā)生在約24億年前，被稱為大氧化事件（Great Oxygenation Event）。 ...

　　大氣含氧量的增加和古海洋的氧化與早期生命起源和多細胞生物演化聯(lián)系密切。地質歷史時期公認的大氧化事件有兩次：第一次大氣游離氧的顯著增加發(fā)生在約24億年前，被稱為大氧化事件（Great Oxygenation Event）。第二次氧化事件發(fā)生在新元古代的晚期（約8-5.4億年前），稱為新元古代氧化事件（Neoproterozoic Oxygenation Event），大氣含氧量繼續(xù)增加，陸源氧化離子持續(xù)輸入海洋，致使底層海水溶解性有機質氧化，從而促使缺氧的底層海水發(fā)生氧化，為動物的出現(xiàn)掃除最終障礙。
　　新元古代氧化事件與全球性冰期后多細胞生物的早期輻射緊密相關。近期，有些學者認為早在中元古代大氣含氧量就可以滿足動物基本的新陳代謝，而動物卻出現(xiàn)在新元古代的晚期，動物的出現(xiàn)可能與大氣含氧量沒有必然關系，與之相反，可能是因為動物的出現(xiàn)改變了海洋生態(tài)結構，致使表層海水需氧負擔降低，最終促使了古海洋深層海水的氧化。
　　以上問題的解決需要對新元古代氧化事件特別是新元古代晚期深層海水的氧化過程了解清楚。我國華南揚子地臺發(fā)育完整的埃迪卡拉紀沉積地層，一直是學習新元古代晚期古海洋環(huán)境的理想地區(qū)。但以前的學習多集中于以湖北峽東地區(qū)為代表的淺水臺地相，而忽略了能夠真實反映深海環(huán)境變化的深水相地層。另外，也不足對古海洋環(huán)境氧化還原梯度時空差異的深入探討。
　　近期，中國科學院南京地質古生物學習所副學習員王偉和學習員周傳明等人利用安徽南部埃迪卡拉紀深水相巖芯剖面，綜合分析了埃迪卡拉紀早中期深水區(qū)海洋沉積物的高分辨率無機碳（δ13Ccarb）、有機碳（δ13Corg）、氧（δ18Ocarb）、硫酸鹽中的硫（δ34SCAS）、黃鐵礦中的硫（δ34Spyr）、沉積物中的氮（δ15Nsed）等穩(wěn)定同位素的協(xié)同變化特征，并與峽東地區(qū)淺水相地層分析結果進行了詳細的時間和空間上的對比。結果表明，埃迪卡拉紀整個陡山沱期的深水區(qū)仍處在動蕩的氧化還原環(huán)境中，硫化與氧化環(huán)境交替出現(xiàn)。該地區(qū)以大型藻類和動物化石為代表的“藍田生物群”生活在間歇的氧化環(huán)境中，而被保存于硫化的環(huán)境中，埋葬學和生態(tài)學特征決定了化石在沉積地層中的分布。穩(wěn)定同位素數(shù)值的空間對比表明，與含氧量較高的淺水區(qū)不同，冰期結束后埃迪卡拉紀早期深水區(qū)很可能主要處在硫化的環(huán)境中，海水在空間上仍然處在分層狀態(tài)。學習結果還表明發(fā)生在埃迪卡拉紀中期最大的碳同位素負漂移事件（EN3）在華南揚子地臺的深水相地層中也具有很好的可對比性，但與淺水相地層對比顯示存在超過10‰的碳同位素組成梯度。模型計算顯示這種高梯度的碳同位素組成差異，很可能因為在深水區(qū)碳酸鹽巖的形成過程中摻雜了較多虧損的碳同位素成分，并不是真實反映當時的海水分層情況。
　　該項工作首次對華南揚子臺地深水相沉積地層進行了高分辨率的綜合同位素分析，所采集的180米厚巖芯柱涵蓋了馬林諾冰期（Marinoan glaciation）結束后埃迪卡拉紀中早期約八千萬年的沉積時間，也涵蓋了“藍田生物群”在該地區(qū)的產(chǎn)出層位。文章于2017年1月在線發(fā)表在國際地學期刊Geobiology上。此項學習得到中科院、國家自然科學基金委和江蘇省自然科學基金的資助。
　　論文信息：Wang W， Guan C， Zhou C， Peng Y， Pratt L M， Chen X， Chen L， Chen Z， Yuan X， Xiao S. Integrated carbon， sulfur， and nitrogen isotope chemostratigraphy of the Ediacaran Lantian Formation in South China: Spatial gradient， ocean redox oscillation， and fossil distribution. Geobiology. 2017. doi: 10.1111/gbi.12226.
　　文章鏈接

　　碳同位素組成特征的混合模型計算

　　埃迪卡拉紀深水相藍田組綜合同位素地層分析
　　來源:南京地質古生物學習所　　編輯:葉瑞優(yōu)南京古生物所發(fā)現(xiàn)埃迪卡拉紀仍存在海水分層和間歇氧化  |  責任編輯：蟲子
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