埃迪卡拉纪—寒武纪过渡时期华南盆地古海洋的Cr同位素组成研究

The Ediacaran–Cambrian transition (560–520 Ma) represents a critical time in the history of the Earth. The most remarkable was the explosive radiation of animals from the Early Cambrian (‘Cambrian explosion’). Many causes for the Cambrian explosion have been proposed, and the oxygenation of atmosphere is supposed to play in an important role in this life evolution. However, the evidence for a rise in atmospheric oxygen during this period (especially the early stages of the Cambrian explosion) is insufficient. This project will focus on the Cr isotopic compositions from the cherts deposited in slope/basin facies during the Ediacaran–Cambrian transition, as well as some coeval phosphorites, carbonates and shales deposited in platform facies. The result will show the Cr isotopic compositions in the ocean, provide the new evidence for the atmospheric oxygenation, and deepen our understanding of the relationship between the oxygenation event and the Cambrian explosion during the Ediacaran–Cambrian transition.

埃迪卡拉纪–寒武纪转折时期（560–520 Ma）是地球历史的一个关键阶段，期间最引人注目的是多细胞动物爆发式的快速演化，即“寒武纪大爆发”。这一生物演化事件的诱发机制备受关注，而大气和海洋的氧化则被认为是关键因素之一。然而目前关于这一时期—特别是寒武纪大爆发早期阶段大气氧化的直接证据却很少。本项目将以华南地区埃迪卡拉纪–寒武纪转折时期斜坡/盆地相沉积的硅质岩为主要对象，经过严格筛选后对其进行Cr同位素组成的研究；并尝试对台地相沉积的磷块岩/碳酸盐岩/页岩进行Cr同位素组成的分析研究。本研究将获得埃迪卡拉纪–寒武纪转折时期华南盆地古海洋Cr同位素的变化，为这一时期大气和海洋氧化提供新的证据，并探讨大气和海洋氧化与寒武纪大爆发早期阶段的关系。

埃迪卡拉纪–寒武纪过渡时期（~560–520 Ma）是地球生命演化的关键时期，其大气和海洋的氧化还原环境变化则是关键诱发因素之一，Cr同位素作为一种新兴的研究手段能为相关氧化还原环境变化研究提供新的证据。本研究对华南盆地不同沉积相的埃迪卡拉纪–寒武纪过渡时期的硅质岩、埃迪卡拉纪的碳酸盐岩和黑色页岩进行了深入的Cr同位素组成研究，发现在埃迪卡拉纪华南盆地海水的Cr同位素具有显著的不均一性，其表层海水显示比较高的δ53Cr值，最高能到1‰，而深部海水则在-0.1‰左右。这说明在埃迪卡拉纪，大气已经具有较高的含氧量，足以支持陆壳Cr氧化循环，并有相当量的高价态Cr从陆地输入至浅海；而深海一直处于还原环境下，具有高δ53Cr值的Cr(VI)无法从浅海进入深海。在埃迪卡拉纪–寒武纪界线附近，深部海水的δ53Cr从-0.08‰增长到0.08‰，这说明华南盆地的海洋在埃迪卡拉纪-寒武纪界线附近的经历了一次明显的氧化事件。此外，针对研究过程中遇到的问题，我们还对从埃迪卡拉纪到寒武纪华南盆地海洋的氧化还原环境进行了细致研究，并对现代硅质沉积物的Cr同位素进行了研究，进而对硅质岩的Cr同位素分馏机制和保存等进行了初步探索。