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华北台地东部寒武系SPICE事件研究新进展

2020-04-24


寒武系苗岭统与芙蓉统之交的碳同位素正漂移SPICE事件,是显生宙全球碳循环的一次较大波动(其正漂幅度可达~5‰),在全球各大陆均有相关报道和研究。与之同时发生的是德雷斯巴奇阶(Dresbachian)生物灭绝事件,导致约40%的海洋生物灭绝,是早期寒武纪生命演化进程中较为严重的一次灭绝事件。大量研究认为SPICE事件是由有机碳大量埋藏导致,并伴随着显著的海洋缺氧和硫化,这也很可能是导致德雷斯巴奇阶生物灭绝事件的主要原因。但近期的一些研究显示SPICE事件的等时性与漂移幅度可能与沉积环境、水体深度密切相关,因此仅用SPICE本身来进行地层对比需要谨慎。


华北台地东部出露多条中上寒武系的露头剖面,但对SPICE的研究仅在个别研究中有单独报道。近年来,现代古生物学和地层学国家重点实验室陈吉涛研究员联合山东科技大学等同行,对华北台地东部安徽、山东和辽宁三省、横跨约700公里的7条剖面,进行了详细的沉积学、三叶虫生物地层学以及碳同位素等综合对比研究。研究成果近期在国际期刊《三古》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)上发表。


研究发现SPICE事件在山东和辽宁地区存在较大差异,并认为该差异主要是由相对海平面下降在华北东部的不同响应导致。沉积学特征(横向对比很好的侵蚀面)、三叶虫化石带的缺失、以及碳同位素的突变,均证实在山东地区地层暴露剥蚀造成的沉积间断,导致SPICE记录不完整;而在辽宁地区水体变浅但继续沉积,因此保存了完整的地层序列和SPICE记录。


该研究是传统沉积学和综合地层学交叉研究的一个案例,只有进行综合交叉研究、相互印证,才能更确凿的论证相关科学议题。本研究属于基础性区域地质工作,首次在华北台地发现保存完整的SPICE记录,为后续对SPICE事件海洋生物地球化学循环的全球对比研究提供了重要地质基础。


本研究得到中国科学院和国家自然科学基金委的资助。


论文相关信息:Wang Zhaopeng, Chen Jitao*, Liang Taitao, Yuan Jinliang, Han Chao, Liu Jiaye, Zhu Chenlin, Zhu Decheng, Han Zuozhen*, 2020. Spatial variation in carbonate carbon isotope during the Cambrian SPICE event across the North China Platform. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 546, 109669.



华北台地东部寒武系苗岭统-芙蓉统之交实测剖面柱状图


华北台地东部寒武系苗岭统-芙蓉统之交主要岩相特征


华北台地东部寒武系苗岭统-芙蓉统之交主要三叶虫特征


华北台地东部寒武系苗岭统-芙蓉统之交碳同位素对比关系








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