寒武纪大爆发主幕期间华南未见大规模氧化事件
2017-04-07 10:09:34   来源:化石网   评论:0 点击:

本研究所获取的碳同位素、铁组分和微量元素数据(化石网报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:寒武纪大爆发自达尔文开始,一直为国际地质学界所聚焦。中国古生物学家自1980年代在云南帽天山发现澄江动物群后


  本研究所获取的碳同位素、铁组分和微量元素数据
 
(化石网报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:寒武纪大爆发自达尔文开始,一直为国际地质学界所聚焦。中国古生物学家自1980年代在云南帽天山发现澄江动物群后,大量代表性研究成果不断涌现。与此同时,长期以来,地质学家对地球大气—海洋系统从地球诞生之初的缺氧环境以怎样的型式、在什么时间节点逐渐演进到接近于现代的富氧状态一直抱有浓厚兴趣,并且这被认为是地球早期生命研究中最核心的环境因素之一。

近年来,分别发生于古元古代和新元古代的两次大氧化事件(GOE-Ⅰ和Ⅱ)逐渐被大家认识和接受。但是,即使经历这两次大氧化事件之后,地球海洋—大气系统的含氧量水平仍与现代值相去甚远。因此,在新元古代大氧化事件之后,必然还存在着一次或多次大幅度的氧化事件,这些氧化事件是否发生在寒武纪早期,抑或是否发生在恢弘壮丽的寒武纪生物大爆发主幕期间(寒武纪第三阶),更或者海洋—大气含氧量水平是否要接近于现代值海洋生物才能够实现生物进化上的大突破等等,这些科学问题近年来广为主流学术期刊所关注和讨论,但尚无定论。

最近,由中国科学院南京地质古生物研究所向雷助理研究员、张华副研究员等所组成的研究团队,对浙江省西部一口井的钻芯样品进行了系统的地球化学分析。所获得的铁组分数据显示,从埃迪卡拉纪蓝田组到寒武纪第四阶荷塘组自始至终都处于缺氧环境,未反映任何氧化水体。与此同时,该套地层中还发育了3段连续的硫化环境。这套罕见的铁组分数据代表了前人所未报道过的寒武纪早期中国南方持续性的硫化水体环境。

通过对有机碳含量(TOC)及Mo、U等微量元素的细致研究发现,在寒武纪大爆发主幕,中国南方海洋并未发生全面氧化。相反,在浙西等地缺氧水体还有一定程度的扩展,而海洋Mo与U含量真正上升到接近于现代值发生在寒武纪大爆发主幕之后(寒武纪第四阶)。从而,寒武纪大爆发主幕并未发生大规模的大气与海洋氧化事件。

考虑到多细胞生物的大爆发确实需要其生存的海洋水体具有一定浓度的溶解氧,并且在经历了古元古代和新元古代的两次大的氧化事件之后,在埃迪卡拉纪到寒武纪的期间,海洋的溶解氧(至少是局部地区)在海退事件或风暴事件等的触发下已经足够多细胞生物的爆发式演化。而真正导致寒武纪大爆发的直接或触发机制还需进一步研究。

该研究成果已在线发表在国际知名地学期刊《地球和行星科学通讯》(Earth and Planetary Science Letters)。该项研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金委的资助。

论文相关信息: Xiang, L., Schoepfer, S. D., Shen, S. Z., Cao, C. Q., Zhang, H. *, 2017. Evolution of oceanic molybdenum and uranium reservoir size around the Ediacaran-Cambrian transition: evidence from western Zhejiang, South China. Earth and Planetary Science Letters 464, 84-94.

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