华南陡山沱期深海的氧化还原环境演化及其对“Shuram负漂移”的检验

During Ediacaran periods, the concentration of oxygen in atmosphere largely increased, the chemistry of ocean strongly changed(e.g."Shuram excursion"),and the metazoan animals firstly emerged and diversified on the earth， which were all closely related to ocean redox conditions.This project will study slope/basin sediments from more than three sections of Doushantuo Formation in South China, using iron species, multiple sulfur isotope, trace elements, and so on. Through studies of multi-sections and multi-methods, this project is predicted to show more comprehensive information of redox conditions in Ediacaran deep ocean. More importantly, this project is predicted to gain the variation trend of redox consitions in Ediacaran deep ocean by high resolution analysis in every section, which will test "Shuram excursion" and provide new evidence for the controversy of its origin.

埃迪卡拉纪因第二次大气氧升高、多细胞后生动物的出现和繁盛、和全球性的海洋化学变化（"Shuram"碳同位素负漂移等）等事件成为当前地学研究的热点，这些事件与海洋的氧化还原环境都着有密切的联系。然而，目前埃迪卡拉纪深海的氧化还原（硫化-富铁）环境还有一定分歧，氧化还原环境与"Shram负漂移"的具体联系也尚不明确。本研究将对中国华南地区多个剖面的陡山沱组深水沉积物进行系统的地球化学研究：主要包括铁组分、多硫同位素和微量元素等。本研究试图通过多剖面多种地球化学指标的综合分析，获得全面的陡山沱期深部海洋的氧化还原环境状态；本研究还将通过对每个剖面高分辨的采样和分析工作，了解这一时期深部海洋氧化还原环境随时间的演化过程；通过对比进一步检验硫酸盐还原作用对"Shuram负漂移"的影响，并为"Shuram负漂移"成因争论提供新的证据。

埃迪卡拉纪海洋的氧化还原环境研究是目前国际地学研究的热点，因为它与第二次大气氧升高、多细胞后生动物的出现和繁盛、以及全球性的海洋化学变化（“Shuram”碳同位素负漂移等）等事件联系密切。本项目利用多种地球化学手段对华南埃迪卡拉系多个沉积剖面（以陡山沱组为主）的沉积物进行研究，深入了解了埃迪卡拉纪华南盆地深部海洋的氧化还原环境，验证了该时期海洋的氧化还原模型，以及在此环境下多种元素在海洋中的分布及运移等行为特征；通过与“Shuram”负漂移的对比，本研究进一步检验了埃迪卡拉纪海洋碳硫循环的相互影响，并为“Shuram负漂移”成因争论提供新的证据。主要研究成果如下：（1）通过铁组分研究，我们发现陡山沱期华南盆地深海主要是以还原富铁为主，但在某些地区会出现插入式的硫化环境，其中陡山沱期中期，海水/沉积物中硫化氢的产率明显提升，这可能与大量有机质被氧化有关，进而导致“Shuram”负漂移；（2）陡山沱期华南盆地深海沉积物中大部分微量元素显示明显亏损，与现代Cariaco盆地非常相似，这与还原的深海并不矛盾，因为长期的海洋氧化还原分层导致深部海洋相对隔绝，使海水中微量元素的更新受到阻碍，这也导致Cr同位素值在此时显示低值；（3）"Shuram"漂移过程中，d34S显示不断下降的特征，证明陆源输入的不断增加有助于硫酸盐还原（BSR）作用的增强，而d34S-D33S的谐变模型则显示大部分BSR作用更倾向于发生在封闭体系内，这说明巨大的DOC库确实存在，或者"Shuram"漂移中自生碳酸盐岩起了很大作用。