寒武纪早期海洋阶段性氧化驱动早期后生动物多样化进程

伊迪卡拉-寒武纪过渡期是地球历史上海洋环境与生命演化变革的关键时期之一.有研究认为海洋氧化可能是驱动早寒武世动物快速多样化的主要原因,但有关海洋氧化及硫化水体演变过程和发生时间的认识仍有分歧.运用ICP-MS、FESEM、EDS和XRD技术对位于古陆架边缘-斜坡背景的湘西四都坪、黔东松江大桥等剖面牛蹄塘组黑色页岩进行氧化还原敏感元素、黄铁矿形态学、总有机碳及N、P等营养元素丰度变化进行高分辨研究.结果显示,研究区牛蹄塘沉积期底层海水条件经历了复杂的发展过程,表现为3个铁化与3个硫化时段的动态交互,在第3阶晚期转为亚氧化-氧化条件.不同相区的对比表明,海水氧化随时间由浅水向深水区扩展:台地相区发生在第2阶晚期,陆架边缘出现在第3阶晚期,而深水盆地以持续铁化为主,晚期出现硫化,表明海洋氧化界面逐步加深下移.沉积物Mo/TOC,U/TOC值自下而上持续增加,与Cr、Mn、P、N丰度变化趋势一致,表明海水氧化程度逐步增强.主要化石类群的时空分布与海水氧化过程对应良好,表明海洋阶段性氧化与硫化水体消失对后生动物多样化进程有明显的控制作用.