塔里木盆地柯坪地区埃迪卡拉纪-寒武纪过渡期多硫同位素记录及古海洋环境意义

The Ediacaran-Cambrian transition is a critical period for the evolution of the Earth's life and the transformation of the environment. It is mainly believed that biological evolution was influenced by the change of paleo-oceanic chemical conditions. but the relationship between the redox conditions of paleo-ocean and biological evolution is controversial. The multiple-sulfur isotopic composition of Carbonate Associated Sulfate (CAS) and Chromium Reduction Sulfur (CRS) in marine carbonate rocks can sensitively record the redox state of the marine environment，and provide information on seawater sulfur conversion and sulfur cycles, which can be used to Reconstruction of the paleo-ocean environment. The project is to study the marine carbonate rock strata in the E-C transition of the Keping area of the Tarim Basin, and analyze the multiple-sulfur isotope composition of CAS and CRS in carbonate rock, establish a high-resolution sulfur isotope variation curve during Ediacaran-Cambrian transition, and analyze the Sulfate content of paleo-ocean by calculation with seawater sulfate content model. We use the multi-sulfur isotope biogeochemical model to constrain paleo-ocean chemical conditions and biological processes, to understand the influencing factors of sulfur biogeochemical evolution, and its impact on biological evolution. The research results will provide a new perspective and evidence for exploring the intrinsic links between paleo-ocean environmental changes and biological evolution.

埃迪卡拉纪-寒武纪（E-C）过渡期是地球生命演化与环境转变的关键时期，古海洋化学条件的变化影响了生物演化，但古海洋的氧化还原状态与生物演化之间的关系仍存在争议。碳酸盐岩中的微量硫酸盐（CAS）和铬还原硫（CRS，主要为黄铁矿）的多硫同位素能够敏感地记录海洋环境氧化还原状态的变化，并提供海水硫转化和硫循环的信息，可用于重建古海洋的化学性质。本项目拟以塔里木盆地柯坪地区E-C过渡期的海相碳酸盐岩地层为研究对象，分析碳酸盐岩中CAS和CRS的多硫同位素，建立E-C过渡期高分辨率的硫同位素变化曲线，结合海水硫酸盐含量定量模型，分析古海洋的海水硫酸盐含量，利用多硫同位素生物地球化学模型对古海洋化学条件和生物过程进行约束，探讨硫生物地球化学演化的影响因素及其对生物演化的影响。研究成果将为探索古海洋环境变化和生物演化的内在联系提供新的视角和证据。

项目对塔里木盆地柯坪地区埃迪卡拉-寒武纪过渡期的碳酸盐岩地层剖面进行了高精度的晶格硫（SCAS）和黄铁矿硫（SSpy）等不同形态的硫同位素分析，并结合碳氧同位素和主微量元素数据。研究表明柯坪地区E-C过渡期古海洋环境发生了显著的氧化还原波动，碳硫同位素漂移与古环境变化和生物演化事件之间存在耦合关系。E-C界线附近明显的碳同位素负漂移可与全球的BACE事件对比，蓬莱坝剖面寒武系肖尔布拉克组底部碳同位素明显的正漂移可与全球的ZHUCE事件对比，寒武系第二统-苗岭统过渡带沙依里克组底部δ13Ccarb的负偏移幅度最大(-14.3‰)可与全球的“ROECE” 事件对比。埃迪卡拉纪晚期奇格布拉克组的Ce异常和氧化还原敏感元素变化趋势指示由底部缺氧向顶部氧化过渡，这可能是导致晚期埃迪卡拉动物群多样化的有利因素。早寒武系玉尔吐斯组的地球化学特征表明底部处于缺氧或硫化、且热液活动强烈的环境。寒武系第二统肖尔布拉克组到苗岭统阿瓦塔格组，碳酸盐岩沉积在深水缺氧环境中。海平面的频繁变化对塔里木盆地的海洋化学条件变化具有重要的影响。.E-C过渡期海洋硫循环短暂且剧烈的扰动，有三个明显的海水硫同位素负偏移。三个剖面的 δ34SCAS 值范围为+17.4 ‰至+34.2 ‰。δ34SCAS值在E-C界线附近逐渐减小，有一次明显的负偏移，达到了最小值+21.9 ‰。δ34SSpy值总体表现为从埃迪卡拉系齐格布拉格组到寒武系的肖尔布拉克组呈现出先增大再减小的趋势，在寒武系第二统和苗岭统界线附近界线处变化为最小值，构成了一个明显的负漂移，可以与碳同位素和晶格硫同位素对比。埃迪卡拉系齐格布拉格组底部到中部黄铁矿的δ34Sspy值波动范围巨大（-23.5‰至+22.9‰）可能为高硫酸根浓度的流体与具有低硫酸根浓度的海水在短时间内以不同比例的快速混合。δ34Sspy达到峰值22.9‰指示了黄铁矿此时期在塔里木地台内部或全球海洋的埋藏通量达到最大值。不同形态的硫同位素与碳同位素漂移及氧化还原敏感元素反映的古环境演化与生物群的灭绝和繁盛显示出良好的对应关系。