新元古代“雪球事件”之后,埃迪卡拉紀(jì)時(shí)期的古海洋環(huán)境發(fā)生了劇烈的變化,表現(xiàn)之一即是海水碳同位素組成發(fā)生了顯著的波動(dòng)。其中在埃迪卡拉紀(jì)中期,發(fā)生了地質(zhì)歷史中幅度最大的碳同位素負(fù)漂移事件(一般稱為Shuram異常)。關(guān)于這次碳同位素負(fù)漂移的原因,不同學(xué)者提出了多種假說(shuō),其中具有代表性的假說(shuō)包括:(1)海洋溶解有機(jī)碳庫(kù)的氧化;(2)海洋沉積物中甲烷水合物的釋放;(3)陸源富有機(jī)質(zhì)沉積物氧化產(chǎn)物的河流輸入。但是,上述三種假說(shuō)都沒(méi)有涉及到為什么在該時(shí)期,而不是其他時(shí)期發(fā)生這種劇烈的碳同位素漂移。
中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王偉博士和周傳明研究員等人通過(guò)對(duì)皖南石盂剖面埃迪卡拉系藍(lán)田組碳酸鹽巖的碳(無(wú)機(jī)碳和有機(jī)碳)、氧、鍶同位素和微量元素等其他地球化學(xué)指標(biāo)的高分辨率分析,發(fā)現(xiàn)該剖面藍(lán)田組碳酸鹽巖記錄了埃迪卡拉紀(jì)中期碳同位素強(qiáng)烈的負(fù)漂移事件。更加引人注目的是,緊接著碳同位素漂移事件之后,碳酸鹽巖的氧同位素發(fā)生了劇烈的負(fù)漂移(最低值達(dá)到−26.7‰, VPDB),鍶同位素比值(87Sr/86Sr)也發(fā)生了顯著的升高。王偉等將極低的氧同位素值解釋為冰川融水的信號(hào),表明碳酸鹽巖沉積于冰川融水(或與海水的混合水體)環(huán)境,從而證實(shí)該時(shí)期發(fā)生了冰川作用。碳酸鹽巖中鍶同位素值(87Sr/86Sr)的顯著升高也與冰期時(shí)陸源風(fēng)化作用的明顯加強(qiáng)相一致。
該項(xiàng)研究表明,區(qū)域性冰川作用可能是造成埃迪卡拉紀(jì)中期海水碳同位素組成發(fā)生顯著負(fù)漂移的根本原因之一。區(qū)域性冰川事件的發(fā)生,導(dǎo)致了海平面下降、洋流循環(huán)加強(qiáng),以及海洋氧化劑輸入的增加,從而引起海洋溶解有機(jī)碳庫(kù)的大規(guī)模氧化(可能還包括甲烷水合物釋放的加劇和氧化),導(dǎo)致海洋無(wú)機(jī)碳庫(kù)富集輕碳同位素(12C),海水中沉積碳酸鹽巖因而具有極低的碳同位素值。
該研究于近期發(fā)表在國(guó)際地球化學(xué)期刊Chemical Geology上。研究得到中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
論文信息:Wang Wei, Zhou Chuanming* Guan Chengguo, Yuan Xunlai, Chen Zhe,Wan Bin, 2014, An integrated carbon, oxygen, and strontium isotopic studies of the Lantian Formation in South China with implications for the Shuram anomaly. Chemical Geology, doi: 10.1016/j.chemgeo.2014.02.023
皖南石盂埃迪卡拉系藍(lán)田組碳、氧、鍶同位素地球化學(xué)特征
