[南京地質(zhì)古生物研究所]寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕期間華南未見(jiàn)大規(guī)模氧化事件

  寒武紀(jì)大爆發(fā)自達(dá)爾文開(kāi)始,一直為國(guó)際地質(zhì)學(xué)界所聚焦。中國(guó)古生物學(xué)家自1980年代在云南帽天山發(fā)現(xiàn)澄江動(dòng)物群后,大量代表性研究成果不斷涌現(xiàn)。與此同時(shí),長(zhǎng)期以來(lái),地質(zhì)學(xué)家對(duì)地球大氣—海洋系統(tǒng)從地球誕生之初的缺氧環(huán)境以怎樣的型式、在什么時(shí)間節(jié)點(diǎn)逐漸演進(jìn)到接近于現(xiàn)代的富氧狀態(tài)一直抱有濃厚興趣,并且這被認(rèn)為是地球早期生命研究中最核心的環(huán)境因素之一。

  近年來(lái),分別發(fā)生于古元古代和新元古代的兩次大氧化事件(GOE- 和 )逐漸被大家認(rèn)識(shí)和接受。但是,即使經(jīng)歷這兩次大氧化事件之后,地球海洋—大氣系統(tǒng)的含氧量水平仍與現(xiàn)代值相去甚遠(yuǎn)。因此,在新元古代大氧化事件之后,必然還存在著一次或多次大幅度的氧化事件,這些氧化事件是否發(fā)生在寒武紀(jì)早期,抑或是否發(fā)生在恢弘壯麗的寒武紀(jì)生物大爆發(fā)主幕期間(寒武紀(jì)第三階),更或者海洋—大氣含氧量水平是否要接近于現(xiàn)代值海洋生物才能夠?qū)崿F(xiàn)生物進(jìn)化上的大突破等等,這些科學(xué)問(wèn)題近年來(lái)廣為主流學(xué)術(shù)期刊所關(guān)注和討論,但尚無(wú)定論。

  最近,由中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所向雷助理研究員、張華副研究員等所組成的研究團(tuán)隊(duì),對(duì)浙江省西部一口井的鉆芯樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的地球化學(xué)分析。所獲得的鐵組分?jǐn)?shù)據(jù)顯示,從埃迪卡拉紀(jì)藍(lán)田組到寒武紀(jì)第四階荷塘組自始至終都處于缺氧環(huán)境,未反映任何氧化水體。與此同時(shí),該套地層中還發(fā)育了3段連續(xù)的硫化環(huán)境。這套罕見(jiàn)的鐵組分?jǐn)?shù)據(jù)代表了前人所未報(bào)道過(guò)的寒武紀(jì)早期中國(guó)南方持續(xù)性的硫化水體環(huán)境。

  通過(guò)對(duì)有機(jī)碳含量(TOC)及Mo、U等微量元素的細(xì)致研究發(fā)現(xiàn),在寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕,中國(guó)南方海洋并未發(fā)生全面氧化。相反,在浙西等地缺氧水體還有一定程度的擴(kuò)展,而海洋Mo與U含量真正上升到接近于現(xiàn)代值發(fā)生在寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕之后(寒武紀(jì)第四階)。從而,寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕并未發(fā)生大規(guī)模的大氣與海洋氧化事件。

  考慮到多細(xì)胞生物的大爆發(fā)確實(shí)需要其生存的海洋水體具有一定濃度的溶解氧,并且在經(jīng)歷了古元古代和新元古代的兩次大的氧化事件之后,在埃迪卡拉紀(jì)到寒武紀(jì)的期間,海洋的溶解氧(至少是局部地區(qū))在海退事件或風(fēng)暴事件等的觸發(fā)下已經(jīng)足夠多細(xì)胞生物的爆發(fā)式演化。而真正導(dǎo)致寒武紀(jì)大爆發(fā)的直接或觸發(fā)機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

  該研究成果已在線發(fā)表在國(guó)際知名地學(xué)期刊《地球和行星科學(xué)通訊》(Earth and Planetary Science Letters)。該項(xiàng)研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金委的資助。
  論文相關(guān)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.

本研究所獲取的碳同位素、鐵組分和微量元素?cái)?shù)據(jù)