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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院沈延安教授團(tuán)隊(duì)在研究全球寒武紀(jì)三葉蟲滅絕事件方面取得新進(jìn)展，系統(tǒng)測(cè)定了我國(guó)華南典型剖面的有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳同位素組成，揭示了寒武紀(jì)海洋與現(xiàn)代海洋化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成的不同。研究結(jié)果顯示，晚寒武世海洋的缺氧是造成全球三葉蟲滅絕的重要因素。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在2018年6月出版的國(guó)際權(quán)威地球科學(xué)期刊 《地質(zhì)學(xué)》（Geology）上。

距今約4.97億年的晚寒武世發(fā)生了一次全球規(guī)模的碳同位素正偏移事件（SPICE事件），具體體現(xiàn)在碳同位素偏移的幅度達(dá)6‰，持續(xù)了2-4百萬(wàn)年。伴隨著這次碳同位素化學(xué)事件，全球海洋發(fā)生了一次顯著的三葉蟲滅絕事件（圖1）。過(guò)去三十年來(lái)，對(duì)晚寒武世海洋環(huán)境以及海洋化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成的變化是否與三葉蟲的消亡存在因果關(guān)系一直存在較大的爭(zhēng)論。沈延安團(tuán)隊(duì)采用了新的研究思路，他們對(duì)寒武紀(jì)海洋淺水和深水沉積物分別進(jìn)行了高精度的碳同位素測(cè)試。研究選擇了華南典型的淺水剖面-瓦爾崗剖面以及典型的深水剖面-碓邊剖面，其中碓邊剖面保存了三葉蟲演化的完美記錄，是全球寒武紀(jì)江山階的“金釘子”剖面。研究發(fā)現(xiàn)淺水與深水剖面的無(wú)機(jī)碳同位素組成差值達(dá)2.3‰，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在SPICE事件過(guò)程中，碳同位素的分餾值升高了2‰（圖2）。

（圖1：在SPICE事件中滅絕的三葉蟲）

（圖2：瓦爾崗、碓邊A、碓邊B剖面的碳同位素組成）

沈延安介紹說(shuō)：“前人的碳同位素研究主要集中于化學(xué)-生物事件的全球?qū)Ρ龋覀兘沂玖颂纪凰貢r(shí)空變化的“二維”特征，有力證明了晚寒武世海洋與現(xiàn)代大洋化學(xué)結(jié)構(gòu)的顯著差異。研究結(jié)果表明，驅(qū)動(dòng)碳同位素時(shí)空變化的機(jī)制是晚寒武世海洋的深部缺氧以及大量有機(jī)質(zhì)的快速埋藏，而大規(guī)模的海洋缺氧直接導(dǎo)致了全球海洋中三葉蟲的滅絕”。

論文的第一作者是沈延安團(tuán)隊(duì)的李丹丹博士。沈延安團(tuán)隊(duì)近年來(lái)與Syracuse University陸尊禮教授團(tuán)隊(duì)以及Harvard University Ann Pearson教授團(tuán)隊(duì)合作，在古氣候研究方面取得了突破性的進(jìn)展，研究工作近期分別在線發(fā)表于Science、Nature Geoscience上。以上研究工作得到基金委創(chuàng)新研究群體、科技部973項(xiàng)目、基金委重點(diǎn)項(xiàng)目、高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃以及教育部基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article-abstract/532092/

http://science.sciencemag.org/content/early/2018/05/30/science.aar5372

http://www.nature.com/articles/s41561-018-0141-5

發(fā)表于2018年06月25日中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)新聞網(wǎng)  

（地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部）