塔里木盆地晚奥陶世古海洋碳硫同位素组成及循环动力

The first occurrence of Phanerozoic biological extinction events is during the Late Ordovician, and there are many different opinions about the cause of the incident. It has been proved that the stable carbon and sulfur isotope analyses are an effective method to study of the paleoocean and the paleoclimate. This research focuses on the physical and chemical environment around extinction during the Late Ordovician, in Tarim Basin. The Kalpin Dawangou section and Aksu Sishichang section are selected as research objects, where the Upper Ordovician geological record was well preserved. The δ13Ccarb、δ13Corg、δ34SCAS and δ34Spyr compositions of the Upper Ordovician are obtained, the curves of PCO2-T、δ34SCAS-T、δ34Spyr-T andΔS-T are established by the calculation of carbon and sulfur isotope fractionation coefficient. The evolution of paleo climate, paleo oceanic redox conditions and sea level are accurately expressed. The dynamic differences of C-S cycling around the extinction event are revealed by the paired analysis ofδ13Ccarb-δ13Corg andδ34SCAS -δ34Spyr, the cause of extinction is discussed. This study is not only useful to reveal the mechanism of the extinction event, but also helpful for correctly understanding the current crisis of human survival environment.

奥陶纪末期发生了显生宙首次生物集群灭绝事件，关于事件的原因众说纷纭。碳、硫稳定同位素方法被证实是研究古海洋、古气候的有效手段。本项目聚焦塔里木盆地晚奥陶世生物灭绝事件（前后）古海洋的物理化学环境变化，以保存完好上奥陶统地质记录的柯坪大湾沟剖面和阿克苏四石场剖面为研究对象，以碳、硫稳定同位素分析为手段，获取上奥陶统δ13Ccarb、δ13Corg、δ34SCAS与δ34Spyr组成，通过碳、硫同位素分馏系数的计算，建立PCO2-T、δ34SCAS-T、δ34Spyr-T和ΔS-T曲线，精确表述塔里木晚奥陶世古气候、古海洋氧化还原条件和海平面变化历程。通过δ13Ccarb与δ34SCAS、δ13Corg与δ34Spyr的配对分析，揭示生物灭绝事件前后C-S循环的动力差异，探讨生物灭绝的动因。此研究不仅可以揭示晚奥陶世生物灭绝事件的环境机制，而且有助于我们正确理解当前人类所面临的生存环境危机。

《塔里木盆地晚奥陶世古海洋碳硫同位素组成及循环动力》（批准号：41672102）按照项目申请所设计的实施计划，分别在新疆柯坪大湾沟剖面、宜昌普溪河剖面进行了剖面实测、Gamma数据现场收集、样品采集和后续的碳、锶、硫、主微量元素、天文旋回和黄铁矿统计分析等工作，精确表述了塔里木盆地晚奥陶世的古气候、古海洋氧化还原条件和海平面变化历程，并对晚奥陶世早期古环境与生物辐射的协同关系进行了研究和讨论。主要获得了以下认识：（1）在前人古生物地层框架的基础上更为精细的拟定了GSSP辅助剖面大湾沟剖面的天文旋回年代框架，为以后的研究工作奠定了更为精确的地层年龄基础，有利于该剖面其他研究的全球对比；（2）更为详细的对GICE进行了划分，进一步提升了GICE作为区域甚至全球桑比阶-凯天阶界线划分对比的可能；（3）根据电镜下微球粒分析结果，表明塔北地区晚奥调世处于缺氧状态，并伴随着晚奥陶世火山活动；（4）结合黄铁矿颗粒粒径统计分析的结果，指示西北和中扬子地区晚奥陶世存在三个明显的氧化还原条件波动时期，大量的火山微球粒、增强的化学风化、海洋底栖生物化石碎片的减少以及研究剖面的正铕异常共同表明，早-中Katian期的间歇性火山作用可能触发了这一时期的缺氧-硫化事件。如果将新获得的氧化还原数据与先前发表的中扬子地区Katian至Hirnantian的数据相结合，则晚奥陶世长期逐步加速的缺氧条件可能促进了奥陶纪末的生物灭绝。根据以上认识，共发表相关论文9篇，其中SCI论文3篇（1区1篇，2区2篇），中文核心论文7篇，目前还有2篇论文已完成撰写，正在投稿过程中。综上所述，项目开展顺利，资金使用合理，已完成项目初设计的研究目标。