近日,，國際期刊Chemical Geology在線刊登了中科院地質(zhì)與地球物理研究所 研究人員的最新研究成果“Evolution from an anoxic to oxic deep ocean during the Ediacaran-Cambrian transition and implications for bioradiation,，”，文章中,，研究者發(fā)現(xiàn)深海氧化與寒武紀(jì)“生物大爆發(fā)”的關(guān)系,。
在埃迪卡拉紀(jì)－寒武紀(jì)（E-C）轉(zhuǎn)折期，包括構(gòu)造格局,、古海洋,、古氣候以及生物都同時發(fā)生了重大的改變，這其中最為顯著的就是新元古代末期埃迪卡拉動物群的消亡以及早寒武世宏體后生動物門類的爆發(fā)性分異,、輻射和生態(tài)擴(kuò)張（即“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”）,。目前，關(guān)于這一關(guān)鍵時期生物快速輻射和生態(tài)擴(kuò)張的驅(qū)動機(jī)制是國際學(xué)術(shù)界非常關(guān)注的熱點(diǎn)問題,，但也存在著較大分歧,。雖然部分研究者認(rèn)為，該時期大氣氧濃度的增加并伴隨深海的氧化是這一生物事件的環(huán)境觸發(fā)因素之一,，但由于對這一重要轉(zhuǎn)折期深海的演化缺少詳細(xì)的研究,，因此其氧化還原狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程還不是很清楚。另外,，由于缺少地層對比上的約束,，海洋的氧化過程與生物輻射的關(guān)系也并沒有得到很好地闡述。
中科院地質(zhì)與地球物理研究所油氣資源室汪建國博士后在合作導(dǎo)師陳代釗研究員指導(dǎo)下,，選擇湖南西部跨越E-C界線附近的深水剖面為研究對象,，以δ13Corg、δ34Spy以及鐵組份為分析手段,，重建了E-C轉(zhuǎn)折期深海的演化過程,。結(jié)果表明：E-C海洋的演化可分成兩個階段（階段1和階段2）。階段1（Phase 1）：具有高的FeHR/FeT比值（所有樣品都大于0.38）以及低的Fep/FeHR比值(絕大部分樣品都小于0.8),，顯示該時期深海為富鐵缺氧,，但在牛蹄塘組下部有兩個樣品的Fep/FeHR比值大于0.8，說明在早寒武世期間這種富鐵缺氧的海水曾短暫的被硫化缺氧水體所取代,，同時該時期δ13Corg,、δ34Spy值具有一定的耦合關(guān)系,。階段2（Phase 2）：與階段1存在明顯的區(qū)別，F(xiàn)eHR/FeT比值快速降低（總體低于0.38）,，F(xiàn)ep/FeHR比值向上有上升的趨勢,，但沒超過0.5，δ34Spy從30‰快速下降到-10‰,，而且與δ13Corg變化明顯脫耦,，說明該時期深海快速從缺氧轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎醐h(huán)境,，這與大量海綿個體以及海綿骨針的出現(xiàn)相一致,。
在結(jié)合地層以及生物資料的基礎(chǔ)上，通過碳同位素地層對比,，可以看出深海從還原到氧化狀態(tài)的快速轉(zhuǎn)變與Atadabanian早期澄江動物群出現(xiàn)在時間是大致耦合的,，這說明大氣-海洋的快速增氧（如深海的氧化）是早寒武世生物門類、生態(tài)快速分異,、輻射和擴(kuò)張的重要環(huán)境驅(qū)動力,。深海氧化表明當(dāng)時大氣-海洋氧濃度已經(jīng)升高到一個臨界值，這為依賴于擴(kuò)散（diffusion）有氧代謝的早期生命提供了一個前所未有的環(huán)境和發(fā)育（基因）創(chuàng)新機(jī)會,，觸發(fā)了生物門類,、形態(tài)的快速分異、形體設(shè)計(jì)復(fù)雜化和大型化,；同時深海氧化提高了資源可利用率,、拓展了適合生物生存的生態(tài)空間（或范圍），進(jìn)一步激發(fā)了宏體生物快速的生態(tài)開發(fā)和輻射,。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.chemgeo.2012.03.005
PMC:
PMID:
Evolution from an anoxic to oxicdeepocean during the Ediacaran–Cambriantransition and implications for bioradiation
Jianguo Wanga, Daizhao Chena, , , Detian Yanb, Hengye Weia, Lei Xianga
The Ediacaran–Cambriantransition, one of the most critical intervals in Earth's history, is marked by dramatic biological, oceanic and geochemical turnovers. Here high-resolution carbon and sulfur isotopic data respectively for organic carbon and pyrite, and iron speciation data are presented from the deep-water Liuchapo and Niutitang Formations on the Yangtze block, South China. The carbon isotopic data, together with biostratigraphic and radiometric dating, offer the compelling evidence for the placement of Ediacaran–Cambrian boundary within the Liuchapo Formation (chert succession), and for its correlation with shallow-water equivalents elsewhere. In this context, iron speciation and sulfur isotopic data further suggest a predominant anoxic and ferruginous deepocean over the transitional time until the middle Early Cambrian (Atdabanian or Stage 3) when the deepocean was rapidly oxygenated. Coincidently, during this interval, large-body metazoans (i.e., sponges) abruptly appeared in the deepocean, which was temporally associated with the highly diversified large-body skeletonized animals (i.e., Chengjiang Biota) which colonized in shallow-water niches particularly in southwestern China. This scenario suggests a causal link between deep oceanic oxygenation and the explosive diversification of large-body skeletonized organisms in the Early Cambrian.
