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【课题组成果】祝贺小凡发表中寒武世表层海水结构和产氧工厂方面论文
发布时间:2024-08-31

祝贺我组李杨凡同学为第一作者的论文在Chemical Geology在线发表。论文合作者包括University of Queensland大学Gregory Webb教授和南古所陈吉涛研究员,感谢杂志主编和审稿人的宝贵意见和建议。


传统观点认为埃迪卡拉纪以来表层海洋(水深小于50米)已经充分氧化,能够为生物演化提供重要的栖息地和适宜的溶解氧条件。但是本次研究发现,在中寒武世(苗岭世)华北台地开阔陆表海环境从潟湖至较深水的潮下带仍然出现水体分层。通过LA-ICP-MS碳酸盐岩原位微区分析技术,以氧化还原敏感元素指标(包括Ce异常,Zn/Fe摩尔比,Mn,Cr等)在原始组构、陆源污染、成岩改造充分评估和排除的基础上构建了表层海洋的氧化还原结构。在这个过程中我们识别出了氧化期和缺氧期两种不同的氧化还原结构,并且在浅水潮下带环境中捕获了微生物礁(丘)中更为氧化的元素地球化学和矿物学信号。在LA-ICP-TOF-MS原位微区元素(包含主量至痕量元素)成像研究中,我们在礁(丘)树枝状直立生长的主导造礁钙质微生物Epiphyton中观察到均一的Mn-Fe富集和Ce正异常信号,原位激光拉曼分析也在其中检测出大量4微米以下的铁(氢)氧化物分布。综合以上证据,在排除其他潜在的可能性后,我们认为在中寒武世全球范围内大气氧下降期对表层海洋的氧化还原结构产生了重要影响,大量铁化的水体可能已经上侵至浅水潮下带环境(水深估计约10米),挑战了表层海洋充分氧化的传统观点。另一方面,我们提供了充分的矿物学和元素地球化学证据证明了Epiphyton具有光合产氧能力,这与前人的推测相符。我们在氧化和贫氧两个时期的对比研究中确认了Epiphyton主导微生物礁(丘)产生的氧气已经能够影响到临近环境,可以作为oxygen oasis调节周围海水溶解氧条件,甚至在贫氧期Epiphyton的产氧能力能够对抗侵入的锰化/铁化水体。考虑到它们在华北台地中寒武世繁盛且广泛的分布,我们认为这些Epiphyton主导微生物礁(丘)可以作为微生物产氧工厂调控表层海洋溶解氧条件,有利于浅海生物适应当时不断波动的氧化还原条件。此外,本次研究对原位微区分析领域中碳酸盐岩(特别是早期胶结物)难测易干扰元素(如Fe,Zn和Cr)和极低含量元素(如Zr)的有效方法探索为相关元素指标的准确测试提供了重要帮助。


详细内容请参考:

Li, Y.-f., Li, F.*Webb, G.E., Chen, J. (2024) Intense intrusion of low-oxygen waters into mid-Cambrian surface ocean carbonate factories. Chemical Geology, 669, 122360. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122360