埃迪卡拉纪海洋表层溶解氧含量的时空波动及其对海洋碳循环扰动的启示

埃迪卡拉纪(635~539Ma)发生了地质历史上最大的一次无机碳同位素(δ^(13)C_(carb))负漂移事件(简称为SE事件).该事件常被解释为大气-海洋的氧含量增加对表生有机质氧化的结果,然而已有数据多难以直接约束氧含量的变化.因此,重建SE及其前后海洋溶解氧含量([O_(2)])演化对于认识当时海洋碳循环扰动的发生机制具有重要意义.碳酸盐岩I/(Ca+Mg)是近年来发展起来的能够定量反映古海洋表层海水[O_(2)]的有效指标.本文分析了塔里木古陆Mochia-Khutuk(简写为MK)剖面埃迪卡拉系水泉组SE事件相关地层的I/(Ca+Mg)组成,发现在该剖面上I/(Ca+Mg)与δ^(13)C_(carb)具有同向、同步变化的关系,即I/(Ca+Mg)平均值先随δ^(13)C_(carb)的降低由2.2μmol/mol下降至0.8μmol/mol,后随δ^(13)C_(carb)的恢复增加至3.4μmol/mol.类比现代海洋最小含氧带的I/(Ca+Mg)组成和氧含量关系,推测SE事件中在δ^(13)C_(carb)负偏阶段MK剖面区域表层海水的氧含量由>20~70μmol/L降低至<20~70μmol/L,这可能反映了深海富含溶解有机碳(DOC)及Fe^(2+)等其他还原物质的海水上涌对表层溶解氧的消耗.MK剖面的I/(Ca+Mg)演化特征明显不同于同时期其他古陆的记录,表明埃迪卡拉纪海洋表层海水氧含量主要受到局部因素(如纬度、温度、生产力和缺氧水体上涌等)的控制,具有显著的时空差异性.该特征进一步表明埃迪卡拉纪大气氧含量仍旧较低,还不足以主导古海洋表层溶解氧含量.研究结果支持SE时期陆架空间差异性氧化而非前人认为的该时期古海洋及其DOC库总体显著或完全的氧化.