川东北埃迪卡拉纪末期灯影组碳酸盐岩地球化学特征 及其对古海洋环境指示意义

The Neoproterozoic Ediacaran Period was a major turning point in the history of the Earth's evolution. The geological events, the evolution of paleo-marine environment and the evolution of organisms are highly coupled. The project will focus on the characteristics of the paleo-marine environment during the deposition of the Dengying formation in the terminal Ediacaran period. The Yangba section in northeast Sichuan Basin, which preserved the intact sedimentary records of the terminal Ediacaran period, is taken as the research object. On the basis of detailed sedimentary microfacies analysis and high-resolution sequence stratigraphy, the project uses a variety of geophysical testing methods such as geochemical elements, carbon, oxygen and sulfur isotopes, and iron components, to accurately describe the evolution of high-resolution redox conditions during this period, to discuss the characteristics of paleo-seawater composition and its influencing factors , and to analyze of the relationship between the geochemical cycling process of carbon and sulfur isotopes and the evolution of paleo-marine environment. Furthermore, the synergistic relationship among geological events, paleo-marine environment evolution and biological evolution is discussed. The study not only helps to explore the relationship between the early evolution of the Earth's environment and biological evolution, but also helps to correctly understand the impact of current environmental problems on human society and biological evolution.

新元古代埃迪卡拉纪时期是地球演化史上重大转折时期，地质事件、古海洋环境演变与生物进化三者间呈现出高度耦合性。本项目将聚焦埃迪卡拉纪末期灯影组沉积时古海洋环境变化特征，以保存该时期完好记录的川东北地区杨坝剖面为研究对象，在详细沉积相、微相分析和高分辨率层序地层划分基础上，运用地球化学元素，碳、氧和硫同位素以及铁组分等多种地球学测试手段，精确表述该时期古海洋高分辨率氧化还原状况演化规律，讨论其古海水组成特征及其影响因素，分析碳、硫同位素地球化学循环过程与古海洋环境演变关系，进而探讨地质事件、古海洋环境演变、生物进化三者之间相互协同作用关系。该项研究不仅有利于探索早期地球环境演变与生物进化之间关系，还有助于正确理解当前环境问题对人类社会及生物进化的影响。

埃迪卡拉纪末期（551-541Ma）是远古宙进入显生宙的最后时期，也是地质历史上一个重要转折期。在该时期，软体无脊椎埃迪卡拉动物群逐渐消失，第一次出现生物矿化壳，生物多样性明显增多，最终导致了“寒武纪生物大爆发”。这些生物标志性事件表明，该时期古海洋地球化学环境发生明显变化，尤其是氧化-还原性。华南地区是全球埃迪卡拉纪时期地层保存较完整的地区，本项目针对埃迪卡拉纪末期生物活跃地带-浅水碳酸盐岩台地，选取上扬子地区出露较好，发育较完整的晚埃迪卡拉世灯影组典型剖面-杨坝剖面作为研究对象，在开展详细地层、层序和沉积环境的研究基础上，采集代表性样品，综合运用显微薄片观察、全岩元素地球化学、稀土元素中Ce异常值、无机碳同位素、有机碳同位素，硫同位素等多种分析测试技术手段开展古环境研究。本项目主要研究内容包括两方面：一是埃迪卡拉纪末期浅海水氧化-还原演变规律；二是其海水组成变化规律。研究结果表明，上扬子地台埃迪卡拉纪末期浅海水氧化-还原性是波动的，无机碳同位素值总体上显示出下降趋势，并表现出4次相对正漂和3次相对负漂，而造成这种变化的直接原因是深海还原性流体上涌、风化作用的加强和大规模海侵。表层海水与深部海水之间逐渐扩大的巨大地球化学梯度是导致深海还原性流体上涌的根本原因；受“桐湾运动”影响，研究区在灯三段沉积前发生大规模抬升作用，在海侵初期，由于陆源碎屑侵入，硫酸盐供应量增加，硫酸盐还原作用的增强，DOC库中有机碳氧化释放到浅海水中，从而导致灯三段沉积早期碳同位素负偏；灯四段沉积初期，海平面上升导致化变层升高，还原性水体的侵入导致该时期碳同位素负偏。埃迪卡拉纪末期无机碳同位素值总体上呈下降趋势表明其DOC库规模缩小，生物生存空间扩大，为寒武纪生物大爆发作了准备。本项目研究结果表明，埃迪卡拉纪末期浅海水氧化-还原性并不像前人认为那样简单，而是复杂的、波动的变化。本项目研究成果深化了埃迪卡拉纪古海洋环境的认识，促进对该时期古海洋环境变化与生物演化之间关系的了解。