南京大學(xué)國際同位素效應(yīng)研究中心教授彭永波團(tuán)隊聯(lián)合美國內(nèi)華達(dá)大學(xué)、以色列魏茨曼科學(xué)研究所、上海海洋大學(xué)等團(tuán)隊，揭示了最古老的冷泉碳酸鹽巖成因之謎。該工作的相關(guān)研究成果于5月2日以“最古老冷泉碳酸鹽巖揭示‘雪球地球’大冰期后海洋硫酸根濃度”為題在線發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》。彭永波為第一作者，南京大學(xué)國際同位素效應(yīng)研究中心教授鮑惠銘為通訊作者。

彭永波團(tuán)隊在厘定現(xiàn)代冷泉碳酸鹽巖特有的高維度同位素特征的基礎(chǔ)上，對標(biāo)測試了陡山沱組底部這些超低的無機(jī)碳同位素的方解石，發(fā)現(xiàn)方解石中黃鐵礦的硫同位素(δ34S值22.8‰到73.9‰ VCDT)，無機(jī)碳同位素(δ13C值–44.3‰到–4.0‰)，有機(jī)碳同位素(δ13Corg值–46.1‰到–27.2‰)，碳酸鹽晶格硫酸根(CAS)的硫氧同位素(δ34S: 37.1‰到80.1‰，δ18O：12.9‰到22.2‰)，?33Spyrite和δ34Spyrite的關(guān)系以及碳酸鹽巖晶格硫酸根的硫氧同位素?zé)o一例外的和現(xiàn)代冷泉碳酸鹽巖完全吻合。也就是說，陡山沱組底部這些超低的無機(jī)碳同位素的方解石是當(dāng)時微生物硫酸鹽還原作用耦合的甲烷厭氧氧化過程的產(chǎn)物。

在此基礎(chǔ)之上，通過對比三峽地區(qū)7個剖面的地層化學(xué)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，這些方解石是在蓋帽白云巖溶蝕那一層之后才開始出現(xiàn)，而且在上面的白云巖無機(jī)碳同位素正飄之后，就消失了。這段時間也恰好對應(yīng)白云巖中同生重晶石硫酸根17O負(fù)異常的時期。研究人員推斷，這應(yīng)該是海洋硫酸根濃度突然增加的結(jié)果，并推測硫酸根濃度可能達(dá)到了現(xiàn)在海洋的水平(~30 mM)。

這個地質(zhì)時期，是地球地質(zhì)歷史上經(jīng)歷過的“最動蕩的年代”。地球剛從“雪球地球”全球冰期中掙脫出來，海洋和大氣的物理化學(xué)狀態(tài)，仍然處于劇烈的動蕩期。17O負(fù)異常的重晶石，碳同位素負(fù)異常的方解石，蓋帽白云巖的地球化學(xué)和巖石學(xué)，結(jié)合模型，研究人員把海洋硫酸根濃度突然增加和17O負(fù)異常事件的發(fā)生時間限定在冰川開始融化后的5萬年的時間內(nèi)。這對認(rèn)識地球的各個圈層面對極端事件如何相互作用和響應(yīng)有重要幫助。(作者：溫才妃 )

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關(guān)鍵詞： 最古老冷泉碳酸鹽巖 冷泉碳酸鹽巖 機(jī)碳同位素 地層化學(xué)指