寒武紀(jì)海洋化學(xué)組成變化與早期動(dòng)物演化的相互作用.pdf

1、寒武紀(jì)是生命演化的重要階段。具有硬殼的后生生物大量涌現(xiàn)，并形成了與現(xiàn)代類似的完整的地球生態(tài)系統(tǒng)。但寒武紀(jì)也記載了不斷反復(fù)的生物滅絕和生物復(fù)蘇過程，同時(shí)也伴隨著大氣和海洋化學(xué)條件的明顯變化。這些全球性的生物地球化學(xué)擾動(dòng)大多可以通過碳、硫等同位素的長期變化記錄下來。華南寒武紀(jì)生物地層序列特征明顯、生物化石研究精細(xì)，是研究寒武紀(jì)地層的重要窗口。本課題通過對(duì)寒武紀(jì)三個(gè)重要時(shí)期(前寒武-寒武紀(jì)界線(PC-C)，晚寒武世Steptoean階碳同位素

2、正漂移事件(SPICE)，寒武紀(jì)第十階）的華南地層進(jìn)行詳細(xì)的地球化學(xué)分析，以期更好地認(rèn)識(shí)這一時(shí)期海洋化學(xué)條件的變化及其與生物演化之間的關(guān)系。我們對(duì)記錄PC-C界線的肖灘剖面進(jìn)行了系統(tǒng)的多硫同位素的研究。多硫同位素△33S值在界線處出現(xiàn)負(fù)值，說明硫化海水的上涌可能是導(dǎo)致埃迪卡拉生物滅絕的原因。負(fù)的△33S值在中誼村段磷酸鹽地層出現(xiàn)，表明厭氧海水上涌到表層氧化海水中是導(dǎo)致中誼村段全球性磷礦沉積的主要機(jī)制。本課題對(duì)大海段的δ34S和△33S的

3、數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果表明早寒武世海洋硫酸鹽濃度要低于4mM。本課題首次對(duì)記錄了晚寒武世SPICE事件的沉積于華南不同水深的三個(gè)剖面（瓦爾崗，碓邊A和B剖面）進(jìn)行了系統(tǒng)的無機(jī)碳和有機(jī)碳同位素的研究。研究發(fā)現(xiàn)無機(jī)碳和有機(jī)碳同位素呈現(xiàn)出深度梯度的變化，即隨海水深度的增加，無機(jī)碳和有機(jī)碳同位素同時(shí)降低。這個(gè)結(jié)果表明SPICE時(shí)期深部海水處于廣泛的厭氧甚至硫化狀態(tài)。厭氧海水的擴(kuò)張加強(qiáng)了有機(jī)碳在深海的埋藏，導(dǎo)致了無機(jī)碳與有機(jī)碳的協(xié)同正偏，并可

4、能引發(fā)此時(shí)期某些種屬的三葉蟲滅絕。另外作為寒武紀(jì)最上部的階，第十階的底部一直還未被確定。基于良好的生物化石研究，華南的瓦爾崗剖面被提議作為一個(gè)潛在的全球?qū)有推拭纥c(diǎn)位(GSSP)。本課題提供了高精度的碳、氧同位素的數(shù)據(jù)，并確定了可以與全球其他剖面進(jìn)行對(duì)比的三個(gè)較大的δ13C負(fù)異常(N1，N2，N3)。其中N1剛好出現(xiàn)在L.americanus首現(xiàn)位之上，并且該特征可在全球的盆地間觀察到，從而強(qiáng)烈支持了第十階底界由L.americanus首