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埃迪卡拉纪的硫循环再思考

14、古生物、古地理与古环境 > 专题1：地球生物学

海洋环境中沉积型的黄铁矿形成于硫酸盐与有机质的氧化还原反应过程中，一般具有多种形态。硫元素在黄铁矿（δ34Spyr）和硫酸根（δ34Spyr）中的同位素组成差异，广泛用来推断埃迪卡拉纪海洋中的硫酸根浓度。我国华南埃迪卡拉纪沉积地层的同位素研究多集中于上、中扬子区，其研究结果显示埃迪卡拉纪多存在波动的硫同位素组成，反应了当时海洋中较低的硫酸根浓度。
为完善对整个华南扬子地台氧化还原条件认识，本研究对下扬子区开展了高分辨率的碳、硫同位素地层研究。不同沉积相区的碳、硫同位素曲线均显示了其时间和空间上不同的变化特征，可以用传统海洋分层模型来解释。碳、硫同位素的空间梯度特征与前人的研究相符。
目前，几乎所有对埃迪卡拉纪的硫同位素组成研究都基于全岩的硫同位素分析。这其中存在一个问题，即全岩的硫同位素组成是否是均一，是否能够代表当时的海洋氧化还原条件。基于这个问题，本研究尝试应用二级离子质谱和扫描电子电镜，在微米级别上观察并原位分析埃迪卡拉纪蓝田岩心柱新鲜样品中的黄铁矿的形态和同位素组成。研究结果初步表明，草莓状黄铁矿、具有次生加大边的黄铁矿，自形和半自形的黄铁矿是观察岩石样品中主要的黄铁矿类型。总体来说，具有高TOC含量的黑色页岩中以草莓状黄铁矿为主，而碳酸盐岩中多以自形和半自形的黄铁矿形态为主。草莓状黄铁矿的硫同位素值显著低于自形和半自形的黄铁矿。
考虑观察到的不同形态的黄铁矿及其同位素特征，埃迪卡拉纪沉积地层中波动的硫同位素组成以及广泛分布的空间梯度特征的引发原因应该重新评估。