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Chem Geol:埃迪卡拉纪古海洋环境变化

来源:南京地质古生物研究所 2014-03-19 11:02

新元古代“雪球事件”之后,埃迪卡拉纪时期的古海洋环境发生了剧烈的变化,表现之一即是海水碳同位素组成发生了显著的波动。其中在埃迪卡拉纪中期,发生了地质历史中幅度最大的碳同位素负漂移事件(一般称为Shuram异常)。关于这次碳同位素负漂移的原因,不同学者提出了多种假说,其中具有代表性的假说包括:(1)海洋溶解有机碳库的氧化;(2)海洋沉积物中甲烷水合物的释放;(3)陆源富有机质沉积物氧化产物的河流输入。但是,上述三种假说都没有涉及到为什么在该时期,而不是其他时期发生这种剧烈的碳同位素漂移。

中国科学院南京地质古生物研究所王伟博士和周传明研究员等人通过对皖南石盂剖面埃迪卡拉系蓝田组碳酸盐岩的碳(无机碳和有机碳)、氧、锶同位素和微量元素等其他地球化学指标的高分辨率分析,发现该剖面蓝田组碳酸盐岩记录了埃迪卡拉纪中期碳同位素强烈的负漂移事件。更加引人注目的是,紧接着碳同位素漂移事件之后,碳酸盐岩的氧同位素发生了剧烈的负漂移(最低值达到?26.7‰, VPDB),锶同位素比值(87Sr/86Sr)也发生了显著的升高。王伟等将极低的氧同位素值解释为冰川融水的信号,表明碳酸盐岩沉积于冰川融水(或与海水的混合水体)环境,从而证实该时期发生了冰川作用。碳酸盐岩中锶同位素值(87Sr/86Sr)的显著升高也与冰期时陆源风化作用的明显加强相一致。

该项研究表明,区域性冰川作用可能是造成埃迪卡拉纪中期海水碳同位素组成发生显著负漂移的根本原因之一。区域性冰川事件的发生,导致了海平面下降、洋流循环加强,以及海洋氧化剂输入的增加,从而引起海洋溶解有机碳库的大规模氧化(可能还包括甲烷水合物释放的加剧和氧化),导致海洋无机碳库富集轻碳同位素(12C),海水中沉积碳酸盐岩因而具有极低的碳同位素值。

该研究于近期发表在国际地球化学期刊Chemical Geology上。研究得到中国科学院、国家科技部和国家自然科学基金的资助。(生物谷Bioon.com)

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Chemical Geology        doi.org/10.1016/j.chemgeo.2014.02.023

An integrated carbon, oxygen, and strontium isotopic studies of the Lantian Formation in South China with implications for the Shuram anomaly

Wei Wang , Chuanming Zhou, , Chengguo Guan, Xunlai Yuan, Zhe Chen, Bin Wan

A pronounced negative δ13Ccarb shift (EN3 or Shuram anomaly) has been reported from the middle Ediacaran in South China and elsewhere around the world. This carbon isotope event has been interpreted to result from the remineralization of dissolved organic carbon (DOC) from a deep ocean reservoir, riverine input of oxidized fossil organic matter, or the oxidation of methane. In the present study, a high resolution carbon (both inorganic and organic), oxygen, and strontium isotope study was carried out on the Ediacaran succession at the Shiyu section, South China, to further understand the causes for the negative carbon isotope shift. Isotopically light δ13Ccarb values down to ? 19.2‰ (VPDB) are observed in the middle Ediacaran Lantian Formation before carbonate δ18O values decrease from ? 10‰ to ? 25‰ (VPDB). These negative shifts are accompanied by elevated 87Sr/86Sr ratios ranging from 0.708715 to 0.714690. The very negative δ18O values (? 20.2‰ to ? 26.7‰, VPDB) are interpreted as reflecting deglacial meltwater input, which is consistent with the associated high initial 87Sr/86Sr ratios (0.711801 to 0.714690). The onset of the middle Ediacaran glaciation may result in more intense ocean ventilation, while deglaciation may deliver more oxidants into the ocean. Both may have triggered remineralization of a deep ocean DOC reservoir, and thus led to the pronounced negative δ13Ccarb shift in the middle Ediacaran.

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