研究揭示華南揚子區中-晚奧陶世古環境變遷

2020-10-09 中科院之聲

中-晚奧陶世過渡期是全球構造背景和沉積環境的重要轉折期，也是奧陶紀生物大輻射和古生代演化動物群初步形成的關鍵時期。此時，在中國大部分地區發育了海侵形成的黑色頁巖序列，如塔裡木地區的薩爾幹組、華北地區的平涼組、華南江南區的胡樂組，以及揚子區的廟坡組。揚子臺地之上的廟坡組被認為分布在揚子碳酸鹽巖臺地內部並充填在同期地層大田壩組碳酸鹽相的局部凹陷區，屬揚子區陸表海上的凹陷帶沉積，其中發現大量浮遊、遊泳和底棲動物化石，包括筆石、頭足類、腕足類、三葉蟲等。

近日，中國科學院南京地質古生物研究所早古生代研究團隊助理研究員方翔、張俊鵬和研究員張元動等，與中國科學院大學科研人員合作，針對湖北遠安地區真金剖面的中-上奧陶統廟坡組，開展鐵組分和主微量元素等分析研究工作。相關研究成果發表在《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上，論文收錄於同刊專輯VSI28Marine oxygenation, deoxygenation and life during the early Paleozoic。

實驗結果顯示：在廟坡組沉積時，表層海水維持中等的初級生產力和波動的氧化還原條件。此時，全球海侵產生的上升洋流增加了海水錶層營養物質的供應，增強了生物泵，而大量有機質的輸出則會消耗更多的溶解氧；周期性的水體循環則會將更多的溶解氧輸送到底層水中。古生產力和氧化還原指標表明：黑色頁巖在臺內盆地的積累是由中等的初級生產力和動態變化的海平面導致，而非底水缺氧所致；相對應地，孔隙水有時出現硫化，表現為鉬元素的豐度高值。因此，在揚子區的陸棚內凹陷之中，廟坡組沉積時海水水柱和底水是有氧的，海洋生態系統在這樣的環境中繁盛。這挑戰了廟坡組「高多樣性群落存在於一個缺氧環境中」的悖論。

研究工作受到中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、科技部國家科技重大專項和現代古生物學和地層學國家重點實驗室基礎性課題的資助。

湖北遠安真金剖面氧化還原指標分布圖

鐵組分和成巖作用指標相關性以及鋇元素和總有機碳的相關性

來源：中國科學院南京地質古生物研究所

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