华南震旦系地层多硫同位素研究及其古环境意义

The distribution of sulfur isotopes in geological materials reveals information about Earth's history and biogeochemical processes. In particularly, the application of multiple sulfur isotopes (32S，33S，34S and 36S) geochemistry has facilitated our understanding of the traditional sulfur isotopes (32S and 34S). The multiple sulfur isotopes can supplement each other as a new insight into the atmospheric conditions, environmental changes and co-evolution of microbial processes and environments. Geochemical environments on Earth's surface have evolved from an early anoxic condition to the oxic state in the Neoproterozoic Era, which was one of the most intensive studies in the past decades. This project will work on the triditional sulfur isotope (δ34S) and the multiple sulfur isotopes, including Δ33S and Δ36S, of the sulfate and pyrites in the rocks, combined the traditional stable isotopes, such as the carbon, strontium and oxygen, and the elemental concentrations in the Ediacaran successions in South China. The results will be used to undetstand the evolution of paleo-ocean, -environment and -climate, with insight into the inflence on biotic evolution in the Neoproterozoic Era.

地质物质中的硫同位素能够反映地球演化历史和生物化学过程的信息。尤其是多硫同位素(32S、33S、34S、36S)，对常规硫同位素(32S、34S)地球化学的认识具有重要拓展作用。多硫同位素之间能够互补彼此，为我们研究大气条件、环境变迁、生物与环境协同演化提供了新视角。新元古代晚期震旦纪(对应于国际上的埃迪卡拉纪)是地球表面由缺氧到氧化的转折时期，是当今地学领域倍受关注的前沿研究之一。本项目将在前期研究基础上，以埃迪卡拉纪地层出露完整的中国华南为工作区，通过分析沉积地层中硫酸盐矿物和硫化物的常规硫同位素(δ34S)、多硫同位素(主要是以Δ33S和Δ36S为代表)，结合岩石的C、Sr、O等常规同位素及主微量元素含量，认识当时的古海洋、古环境和古气候的变化，探索这些变化对生物演化的影响。

在基金委的大力支持下，我们已选取了华南地区不同沉积相下多个沉积剖面的陡山沱组碳酸盐岩为主要研究对象，以岩石学观察为基础，开展了微区上碳酸盐岩的碳氧同位素组成、多硫同位素组成和共生硅质岩的氧同位素同位素组成、电子探针和LA-ICPMS原位主微量元素含量分析以及XRD、扫描电镜等相结合的分析。本研究通过对陡山沱组碳酸盐岩、及其共生硅质岩的岩相学分布特征、地球化学组成进行讨论，并对其所代表的古海洋、古气候、流体来源等地质地球化学意义等方面进行了详细研究和分析。以其深化我们对新元古代埃迪卡拉纪时期古气候、古环境演变及其对生命辐射的影响提供重要的制约。.研究结果表明晓峰河剖面共发育六种碳酸盐类型和五种硅质岩类型。岩相学特征表明了硅质组分S1-S5和碳酸盐岩组分的C2-C5都是在埋藏成岩的早期形成的，记录了早成岩期的流体来源和地球化学特征。硅质组分和碳酸盐组分的同位素记录表明，碳酸盐岩和硅质岩之间的同位素已经不平衡，代表了硅质岩是在碳酸盐矿物形成后的沉积后流体中形成的。根据碳酸盐岩和共生硅质岩的氧同位素组成，我们可以很好的恢复陡山沱组不同阶段海水的氧同位素组成和成岩温度。硅酸盐岩的稀土配分特征指示了沉积后流体主要是海水。皖南地区蓝田组碳酸盐岩的结果表明了其上段碳酸盐岩仅受到有限的沉积后流体的影响，而沉淀脉的流体有两种来源：其中A组流体来源与围岩相近，而B组流体则来自大陆冰川融水。贵州五河地区的盖帽碳酸盐岩的δ18O和δ13C值具有明显的正相关关系，表明受到后期沉积流体的改变，围岩和早期白云石胶结物则具有海水来源的特征，而后期充填的方解石脉具有热液流体来源的性质。在基金委的大力支持下，本项目实施的四年过程中，执行情况良好。然而，由于仪器的安装和调试耗费了很长时间，所以仍有许多项目设计的内容在完成过程中。目前与之相关的内容以第一作者已发表国际SCI学术论文2篇，还有大量数据将在后续研究中继续发表。