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程猛, 李超* BGEG国家重点实验室 Geochimica et Cosmochimica Acta, 2017. Transient Deep-Water Oxygenation in the Early Cambrian Nanhua Basin, South China

2017年4月,国际著名期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》刊发了我校生物地质与环境地质国家重点实验室李超教授团队的研究文章--南华盆地寒武纪早期深水短暂充氧事件(Transient deep-water oxygenation in the early Cambrian Nanhua Basin, South China)。程猛助理研究员为本文的第一作者,李超教授为第二作者及通讯作者。

真核生物的生存需要氧气,然而大量多细胞真核生物甚至是底栖动物化石被发现保存在新元古代至寒武纪缺氧甚至硫化(含有游离的硫化氢)沉积环境形成的地层中。这一矛盾的现象长期以来成为困扰古生物学家和古海洋化学家的一个难题。为破解这一难题,程猛等人对皖南地区早寒武世的蓝田剖面保存有大型海绵化石的黑色页岩地层进行了铁组分、氧化还原敏感元素和Mo同位素的不同灵敏度多指标综合研究。结果发现长期以来新元古代-寒武纪地层中古生物学记录与地球化学记录的矛盾可能与深水盆地在缺氧硫化的背景下的多次短暂的充氧事件(持续时间可能小于1千年)有关。由于对不同时间尺度海洋氧化还原状态变化响应灵敏度的差异,沉积结构、生物化石和不同地球化学指标记录了不同时间尺度的海洋氧化还原状态,因而产生了矛盾。图A代表背景时期:此时持续的硫化导致底栖生物难以生存;Mo同位素表现为稳定的高值;黄铁矿和元素Mo、U、V显著富集。图B代表短暂充氧过程:底水的氧化不仅为底栖海绵的生存创造了条件,还导致了黄铁矿的氧化逃逸以及Fe-Mn氧化物对Mo的搬运作用,导致沉积物表现出低的Mo同位素组成。图C代表充氧结束氧化水体回退过程:此时,环境恶化导致海绵无法生存;持续的硫化使得Mo同位素重回稳定的高值;氧化提高了盆地内氧化还原敏感元素库容量,表现为瞬时的高Mo、U、V含量特征。之后系统重新恢复至图A的稳定状态。

该成果为解决地质历史时期广泛存在的古生物学记录与地球化学记录之间的矛盾提供了新的思路,对人类深入理解早期地球海洋与生命的协同演化关系具有重要意义。

论文信息:

Transient Deep-Water Oxygenation in the Early Cambrian Nanhua Basin, South China.

MengCheng, Chao Li*, Lian Zhou, LianJunFeng, Thomas J. Algeo, FeiFei Zhang, Stephen Romaniello, ChengSheng Jin, HongFei Ling, ShaoYong Jiang. .

Geochimica et Cosmochimica Acta 2017, Volume 210,Pages 42–58

Doi: 10.1016/j.gca.2017.04.032 全文链接