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寒武纪早期大陆边缘硫化导致钼同位素对海洋氧化程度的过高估计
2022-05-12 10:19:33   来源:化石网   评论:0 点击:

扬子地台Mo同位素分布特征和氧化还原状态(化石网整理)据中国地质大学(北京):寒武纪生命大爆发作为地球历史上最重要的生物演化事件记录了两侧对称动物门类在寒武纪初期的爆发式出现。近二十年来,为探明大气


扬子地台Mo同位素分布特征和氧化还原状态

(化石网整理)据中国地质大学(北京):寒武纪生命大爆发作为地球历史上最重要的生物演化事件记录了两侧对称动物门类在寒武纪初期的爆发式出现。近二十年来,为探明大气-海洋氧化与寒武纪生命大爆发间的潜在联系,国内外学者展开了大量工作来重建寒武纪时期海洋的氧化还原状态。绝大多数证据表明寒武纪海洋是一个氧化还原分层并且中部发育硫化水体的海洋。然而,钼(Mo)同位素证据显示寒武纪海洋接近完全氧化,达到了现代海洋的水平。这两种矛盾的评估结果严重阻碍了人们对于寒武纪时期生命-环境协同演化的认识。
 
针对上述科学问题,中国地质大学(北京)“金属同位素与壳幔物质循环”求真研究群体刘金高教授团队博士生秦政与“深时生命与环境演化”求真群体博士生徐东滔、欧强教授、王新强教授,加拿大滑铁卢大学Brian Kendall副教授,西北大学张兴亮教授、中国科学院广州地球化学研究所李杰研究员合作,对南华盆地浅水台地相瓮安剖面和深水下斜坡相袁家剖面展开了系统的Mo同位素研究工作,并取得了以下认识:
 
(1)扬子地台由浅水到深水Mo同位素分布非常不均一,这表明寒武纪海洋是氧化还原分层的而不是一个完全氧化的海洋。钼同位素值δ98Mo跨度大(>3‰)可能反映了寒武纪早期海洋存在与现代海洋不同的Mo循环模式。
 
(2)扬子地台记录了很多极低的δ98Mo,反映了在当时硫化的陆架边缘铁锰(氢)氧化物颗粒的离子梭作用(particle shuttling)。在传统的质量平衡模型中加入这一端元后,发现这一过程可以将轻的Mo埋藏到沉积物中,从而使全球海水的Mo同位素变重到并达到类似现代海水的值。
 
(3)寒武纪早期的研究实例揭示了地质历史时期缺氧海洋与现代海洋的Mo循环差异:高的Mo同位素比值和大的Mo同位素值(δ98Mo)跨度可能是大陆边缘硫化水体扩张的标志,而不是全球海洋氧化的标志。因此,本研究强调Mo同位素应当与其他指标联用来精细刻画海洋氧化还原状态。
 
(4)在新的Mo同位素解释框架下,研究整合了3.5Ga以来的沉积岩Mo同位素数据。结果表明全球海洋在泥盆纪第一次达到现代海洋水平,而不是之前认为的寒武纪早期。硫化的大陆边缘在地质历史时期间歇性出现,常常和生物绝灭事件(如,奥陶纪末大灭绝,二叠纪大绝灭)相对应。化石记录与大陆边缘硫化的动态耦合揭示了大陆边缘氧化还原结构的时空波动对生物多样性变化的重要性。
 
该工作修正了Mo同位素在古海洋研究中的评估偏差并拓展了稳定Mo同位素系统作为全球海洋氧化还原指标的应用,这对理解整个地球历史时期的氧化还原波动具有更广泛的意义。
 
上述研究成果发表在国际权威地学期刊 《Geochimica et Cosmochimica Acta》上,文章信息如下: 秦政*,徐东滔,Brian Kendall,张兴亮,欧强,王新强,李杰,刘金高*. (2022). Molybdenum isotope-based redox deviation driven by continental margin euxinia during the early Cambrian. Geochimica et Cosmochimica Acta, 325, 152-169. [IF2020=5.01]
 

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