早古生代海洋缺氧事件的地质记录与背景机制

作     者：张俊鹏 李超 张元动 Junpeng Zhang;Chao Li;Yuandong Zhang

作者机构：中国科学院南京地质古生物研究所和生物演化与环境卓越中心现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2022年第67卷第15期

页      面：1644-1659页

核心收录：

学科分类：070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 0709[理学-地质学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金(41802023,41772005,42030510) 中国科学院B类战略性先导科技专项(XDB26000000) 江苏省自然科学基金(BK20171103) 现代古生物学和地层学国家重点实验室项目(20172111,20201104)资助 

主　　题：早古生代 大气O_(2)含量 海洋缺氧事件 氧化还原条件 生物地质事件 

摘      要：早古生代大气氧气含量呈现阶段性上升趋势,在志留纪达到并维持在现代水平(21%),但此期间海洋发生多期次的缺氧事件.尽管这些缺氧事件在规模上无法与中生代的大洋缺氧事件相比,但作为地球系统变化中重要的一环,却对早期海洋生态系统的演化具有重要意义.海洋系统变化研究表明,缺氧事件在形成过程中主要受控于海洋水体循环、营养盐供应、地理地貌条件、气候与海平面变化等因素.不同于中生代的大洋缺氧事件,早古生代海洋生物泵效率增强时,同时还面临大气氧气含量上限变化的影响.衍生于现代缺氧沉积盆地和前寒武纪缺氧海洋模型的水体化学分层理念,对早古生代海洋缺氧事件同样适用.地质记录表明,早寒武世-晚志留世,海洋先后发生8次不同规模的缺氧事件,均可与全球识别的碳同位素漂移对比,并且常常伴随着不同规模的生物灭绝事件.因此,重建缺氧海水的分布范围及氧化还原结构,对研究早古生代海洋生态环境变化具有重要意义.同时,这些事件在纵向上表现出缺氧海底面积占比逐渐缩小的趋势,与同期大气氧气含量的长期爬升、二氧化碳含量的持续降低相吻合.海洋缺氧事件、生物灭绝事件及同期其他构造-气候变化等地质事件,共同构成早古生代地球系统变化的缩影,同时也成为探究地质历史时期重大环境突变与生物演化关系的一个重要窗口.