地球科学|青年编委郎咸国教授团队文章:华南埃迪卡拉纪晚期深水相氮循环过程重建

学术   科学   2024-10-31 00:00   湖北  

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 重建地质历史时期的古海洋氮循环过程有助于了解当时的海洋氧化还原状态,而目前埃迪卡拉纪晚期的海洋氮循环研究程度较低,因此对桂北泗里口和黔东南上地坪剖面开展了详细的全岩氮(δ15N)和有机碳同位素(δ13Corg)研究.结果显示,泗里口和上地坪剖面的δ15N平均值分别为(1.6±2.0)‰和(3.5±1.1)‰,总体上均表现为由老到新逐渐降低,两个剖面的δ13Corg平均值分别为(-30.0±1.4)‰和(-30.6±1.4)‰.较高的δ15N值表明该时期为硝化‒反硝化作用相耦合的好氧氮循环,海洋中存在一个稳定的硝酸盐库.研究剖面δ15N值由老到新均表现为逐渐降低,可解释为底层缺氧水体的扩张,反硝化作用和厌氧氨氧化作用消耗了表层水体中大量的NO3,刺激了固氮作用.因此,埃迪卡拉纪末期深部缺氧水体的扩张可能加剧了~542 Ma埃迪卡拉生物群的灭绝.
对泗里口和上地坪剖面的有机碳、全岩氮同位素进行了研究,揭示了埃迪卡拉纪晚期南华盆地深水相区的海洋氮循环.研究剖面δ15N值整体以正值为主,主要在-2‰~+6‰之间,表明该时期为硝化‒反硝化作用相耦合的好氧氮循环.研究剖面δ15N值由老到新逐渐降至固氮作用的分馏值,表明缺氧水体逐渐扩张,反硝化作用将表层水体中的NO3-耗尽,刺激生物固氮作用,在埃迪卡拉纪末期海洋N循环转变为以固氮作用为主,δ13Corg的负漂移也证实了这一点.因此,华南地区埃迪卡拉纪晚期深水相老堡组的有机碳、全岩氮同位素研究表明,该时期的海洋中存在一个稳定的NO3-库,这可能促进了生物的进化.研究剖面的δ15N数据表明,在埃迪卡拉纪末期深部缺氧水体发生了扩张,这可能加剧了埃迪卡拉生物群的灭绝.
图1 扬子地块埃迪卡拉纪‒寒武纪转折期古地理图(据Fu et al., 2022修改)

图2 野外露头与薄片照片
图3 埃迪卡拉纪晚期南华盆地深水相区海洋氧化还原结构和氮循环示意

文章刊登在《地球科学》第49卷第9期

叶凯云, 赵坤, 童霞, 李松倬, 郎咸国, 2024. 华南埃迪卡拉纪晚期深水相氮循环过程重建. 地球科学, 49(9): 3212-3227. doi: 10.3799/dqkx.2023.116

Ye Kaiyun, Zhao Kun, Tong Xia, Li Songzhuo, Lang Xianguo, 2024. Reconstruction of Deep-Water Nitrogen Cycle during the Late Ediacaran in South China. Earth Science, 49(9): 3212-3227. doi: 10.3799/dqkx.2023.116

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