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埃迪卡拉纪是地质历史上生物演化和环境变化的关键时期。而发生在551Ma之前,大约相当于华南埃迪卡拉系陡山沱组上部的δ13C巨大负异常事件(DOUNCE)的性质及其对生物演化的影响是当前倍受关注的科学问题之一。宜昌三峡地区埃迪卡拉系露头良好、剖面连续、顶底界线清楚、生物化石丰富、研究基础好,是全球解决上述问题的理想地区之一。本文选择峡区埃迪卡拉系冀家湾剖面、泗溪剖面和九龙湾剖面,重点对这三条剖面的陡山沱组上部和灯影组下部开展了高精度的岩石地层和碳氧同位素研究。通过对这段地层碳酸岩岩石组构,Mn/Sr比值,Mn/Sr、δ13C、δ180之间相关性的研究,特别是通过δ13C值达到-7~-9%。负异常段条带状灰岩的组构和微区高精度δ13C与δ18O的相关性研究,论证了峡区埃迪卡拉系碳酸岩的δ13C组成基本没有受到后期成岩作用的影响,因而保留了原始海水的δ13C组成。三个剖面的δ13C分析结果结合田家园子剖面和雾河剖面的δ13C分析结果表明,峡区陡山沱晚期δ13C值存在一个由下降—负漂移—短期正漂移—回升阶段构成的显著负异常事件,但是DOUNCE负异常事件在不同剖面上的表现存在明显差异。详细的沉积岩相分析和岩石地层对比表明,各剖面δ13C演化差异是由于沉积相的变化导致的岩石地层序列的差异所造成的。其中,庙河段底部的一个不整合面是造成这种差异的主要原因,而泗溪剖面DOUNCE负异常事件的主体部分缺失是由于该剖面可能位于台内盆地斜坡环境,发育多层滑塌构造造成的地层缺失有关。本研究结果为论证DOUNCE负异常事件不是一个局部的环境地质事件提供了有力证据,同时也表明在缺乏生物地层控制的埃迪卡拉系,δ13C同位素地层是揭示沉秋相变化造成的岩石地层差异和对比的重要手段。
DOUNCE负异常事件与同期塔里木苏盖特布拉克组上亚组、印度小喜马拉雅山脉KroIB/KroIC、纳米比亚Nama群、阿曼Shuram组、澳大利亚Wonoka组的δ13C负漂移事件相似,δ13C值变化幅度超过15%。最低可达-12%。,代表着地质历史时期最大的一次δ13C负异常事件。全球对比表明,各地区DOUNCE负异常事件均发生在551Ma之前,但是跨越的地层厚度和岩性差异较大,下限年龄未定,持续时间可能较长(大约10~50Ma)。来自华南、阿曼、纽芬兰等各地埃迪卡拉系δ13C、δ34S组成和Fe、Mo元素地球化学的证据均表明,与DOUNCE相关的负异常事件是该时期深海发生氧化,一个巨大的有机碳库发生矿化作用的结果。
本文通过层序地层学和部分微量元素地球化学(Ua、V/Cr)对这一氧化事件造成DOUNCE负异常的具体发生过程进行了论证。同时认为DOUNCE负异常事件的底界与大型带刺疑源类的火绝和后生动物的辐射是一致的。