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科学研究

杨红迎:1.44 Ga增氧事件:来自华北南缘的证据【JGR Biogeosciences,2024】
2024-04-29 阅读:56

模拟和实际研究表明,在前寒武纪大气整体低氧背景下,大气与浅海之间的氧水平可长期处于不平衡状态,且浅海氧浓度主要取决于初级生产力产氧能力,因局部营养水平的不同而具有显著的空间差异性。因此,在微生物岩大量发育的层位,即使发现有增氧的信号,也无法确定是微生物产氧所导致的局部氧气绿洲,还是表生环境的整体增氧。在元古宙中期多次脉冲式增氧过程中,最适合探讨上述问题的是~1.44 Ga“增氧事件”,它由华北燕辽盆地铁岭组叠层石微生物礁所记录。开展跨盆地研究是揭示此次“增氧事件”的重要突破口。

针对上述问题,我校“深时生命与环境演化”求真研究群体硕士生杨红迎及许磊、谢宝增、孙龙飞在导师汤冬杰教授的指导下,与我校地球科学与资源学院史晓颖教授,国家地质实验测试中心周利敏副研究员,西北大学黄康俊教授,中国科学院地质与地球物理研究所周锡强副研究员开展合作,对~1.44 Ga华北熊耳盆地杜关组上部和冯家湾组(图1)开展了系统性的沉积学、矿物学(图2)和地球化学工作(图3),取得了以下几点创新性认识:

1I/(Ca+Mg)作为区域性氧化还原指标,易受白云岩化影响但不易受陆源碎屑影响;REE+Y作为局部水体氧化还原指标,可抵抗强烈的白云岩化作用,但易受陆源碎屑和Fe-Mn氢氧化物的影响;将这两个指标结合可有效重建叠层石白云岩所记录的海水氧化还原条件信息,区分底栖微生物席产氧形成的氧气绿洲与环境的整体增氧。

2I/(Ca+Mg)高出前寒武纪背景值(0.5 μmol/mol)和稳定持续的Ce负异常(最低达0.42),指示相对高氧的浅海条件,并非底栖微生物席产氧形成的局部氧气绿洲。

3~1.44 Ga的增氧记录分别在华北熊耳盆地和华北燕辽盆地均有发现,表明此次增氧事件至少为一次跨盆地的增氧事件,可能具有全球意义。


1 研究区地质背景图

 


2 杜关组上部和冯家湾组碳酸盐岩微相显微照片和能谱分析结果

 


3 杜关组上部和冯家湾组地球化学数据


上述成果受国家自然科学基金(41930320, 42372233, 42373061)、国家重点研发计划(2020YFA0714803)、深时数字地球中央高校科技领军人才团队项目(2652023001)和“111”计划(B20011)的联合资助,并发表在国际权威期刊《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》上:Hongying Yang, Xiaoying Shi, Lei Xu, Longfei Sun, Baozeng Xie, Limin Zhou, Kangjun Huang, Xiqiang Zhou, and Dongjie Tang*. 1.44 Ga oxygenation event: evidence from the southern margin of North China. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2024, 129(4): e2023JG007787. [IF2022 = 3.7]

全文链接:https://doi.org/10.1029/2023JG0077870


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