埃迪卡拉纪Shuram碳同位素负偏事件有机碳氧化假说的定量模型评估

作     者：石炜 李超 Thomas J.ALGEO Shi W;Li C;Algeo T J

作者机构：中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室武汉430074 Department of Geology University of Cincinnati 

出 版 物：《中国科学：地球科学》 (Scientia Sinica(Terrae))

年 卷 期：2017年第47卷第12期

页      面：1436-1446页

核心收录：

学科分类：070702[理学-海洋化学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划项目(编号:2013CB955704) 国家重点研发计划项目(编号:2016YFA0601100) 国家自然科学基金国际合作与交流项目(批准号:41661134048) 中央高校基本科研基金项目(编号:1610491T01 G1323531767)资助 

主　　题：碳同位素 Shuram Excursion 溶解有机碳 大气氧 海洋氧化 

摘      要：埃迪卡拉纪(635~541Ma)记录了地质历史上最大的全球碳循环扰动事件(即Shuram Excursion事件,简称SE事件).在约25~50个百万年的时间里,全球海水无机碳同位素组成持续负偏,最大负偏至–12‰.这一碳同位素负偏被认为是当时古海洋中存在的超大型溶解有机碳库被完全氧化或空间差异性氧化的结果,同时也被认为是古海洋微型生物碳泵强烈储碳而形成超大型溶解有机碳库的关键证据.随着研究的深入,这一认识受到了挑战,新假说认为陆源沉积老碳的氧化或古海洋海底释放的富烃流体的氧化同样可以导致这一碳循环扰动事件.为解决这一争论,本文基于碳循环质量平衡原理对上述各种假说进行了数值模拟与评估,结果表明:(1)在给定的埃迪卡拉纪大气氧水平下(≤40%目前大气氧水平),全球规模的陆源有机碳氧化假说和溶解有机碳完全氧化假说受限于氧化剂,大气氧将分别在4Myr和6Myr内消耗殆尽,难以在长时间尺度上形成全球规模的–12‰碳同位素负偏信号;(2)全球范围内的富烃流体氧化假说由于对参加反应的流体烃类的需求量过大也面临挑战;(3)全球海洋溶解有机碳库的空间差异性氧化(部分氧化)假说所要求的DOC库部分氧化(50%)所需的氧化剂和DOC总量都具有可行性.