华南石炭纪中期沉积黄铁矿的多硫同位素组成及其古环境意义

The Mid-Carboniferous (Serpukhovian to early Bashkirian) witnessed one of most severe biotic crises over the Phanerozoic. Though only 24% of marine genera were lost in this crisis, rates of origination and extinction for marine animal dropped to low levels. This biodiversity crisis is ranked fifth in ecological impact by McGhee et al. (2012) and was attributed to the onset of the late Paleozoic ice age (LPIA). However, there are still lots of controversy over the cause of LPIA and its impact on the marine environmental changes and the biotic crises. We propose to study chemical evolution of the Mid-Carboniferous by examining multiple S-isotope and C-isotope of marine sedimentary rocks. By integrating of the geochemical data with the detailed biostratigraphy data, we aim to reconstruct paleoenvironmental changes during Mid-Carboniferous and its relation with marine animal evolution.

石炭纪中期（谢尔普霍夫期-巴什基尔早期）发生了一次生物多样性危机事件。虽然在这次事件中仅有24%的海洋动物属级分类单元发生灭绝，但是海洋生态发生了剧烈的变化，海洋动物的演化速率显著降低。McGhee等（2012）认为Serpukhovian生物多样性危机事件对生态系统的影响程度在显生宙的大灭绝事件中位列第五。目前的研究认为这次生物多样性危机主要跟晚古生代冰期开始有关。然而，晚古生代冰期开始的原因及其对海洋环境变化和生物危机事件的影响机制还有争议。我们将以多硫同位素和碳同位素为主要手段来重建石炭纪中期古海洋化学条件的时空变化，并结合生物地层资料，探寻这一地史时期古环境变化和海洋动物演化之间的相互作用机理。

地球历史中的冰室气候和快速变冷事件对海洋化学条件变化和生命演化产生了重要影响。但是影响的具体机制和过程还不清楚。本项目主要运用稳定同位素方法对石炭纪中期晚古生代冰期开始时期、奥陶纪赫南特冰期期间、新元古代冰期（雪球地球）之后埃迪卡拉纪的碳、硫循环，以及海洋氧化还原状态变化进行了研究，并且结合白垩纪中期的OAE2大洋缺氧事件、埃迪卡拉纪末期-寒武纪多次缺氧事件的研究，详细探讨了地球历史时期温度变化对大陆风化、海洋营养元素循环、氧化还原状态的影响。结果表明冰室气候或快速变冷事件与海洋碳、硫循环的剧烈变化密切相关，并可能诱发了大陆边缘浅水海域的缺氧扩张，导致生物灭绝事件的发生。本项目研究结果提醒我们虽然当今人类主要面临的是温室气候导致的可能性环境危机，但是短期快速的变冷事件同样会引发海洋环境的剧烈变化，影响海洋生物的生存，需要引起我们的注意。