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Geology: 显生宙白云石成因新进展
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发布日期:2021-02-26

白云石问题一直是国际地学研究热点及难点,白云石问题主要体现在两个方面:一是白云石成因问题,过去认为白云石是成岩作用产物,在常温下无法形成,而近些年的研究发现,在微生物的参与下,常温条件下可以直接合成白云石,这挑战了传统白云石成因,同时也提出了科学难题,即:原生白云石是否广泛存在古代地层中;另外一个方面,现代环境中较少发现白云石,而在古代沉积物中,尤其是前寒武纪地层中存在大范围厚层白云岩,这很难用现有的成因模式进行解释。

虽然岩相学及同位素地球化学的发展为解决白云石问题提供了新的视角,但是由于白云石往往受后期成岩作用改造,导致其原始结构及成分发生了变化,很难精确追踪其成因环境,因此,目前白云石问题仍是国际学术争议焦点之一。

近日,中国欧洲杯竞彩网大学(武汉)宋海军教授团队联合长江大学和英国利兹大学,在国际地学着名期刊《Geology》上发表了一篇关于显生宙白云石成因机制论文。该项研究使用大数据方法,通过收集全球1984条碳酸盐岩剖面,统计了显生宙地层中白云石含量变化,以及生物多样性和硫同位素数据(图1)

1. 显生宙白云石含量、硫同位素、海洋底栖动物多样性及海洋缺氧事件综合图

该研究发现显生宙白云石含量变化与海洋底栖生物多样性和硫同位素均存在较好的相关性(图12。显生宙存在四次白云石含量峰值均对应生物大灭绝事件;同时,白云石含量峰值对应硫同位素快速上升时期,而硫同位素的快速上升指示较高的硫酸盐还原速率,一般对应海洋缺氧及硫化事件。


2. A)白云石含量与海洋底栖动物多样性;(B)白云石含量与硫同位素

这些证据表明显生宙的白云石很有可能以厌氧微生物诱导的原生白云石为主,而控制白云石含量变化的主要原因可能是海水的氧化还原条件。可能的形成机制为:富氧条件下,海底沉积物以底栖动物为主,强烈的生物扰动不利于微生物的繁盛,也不利于原生白云石沉淀(图3A;相反,缺氧条件下,缺少底栖动物的扰动,表层沉积物以微生物群落为主,微生物的繁盛有利于原生白云石的形成(图3B

3. 富氧(A)及缺氧(B)条件下海底生物群落对表层沉积物氧化还原条件的影响

这是该团队2018年在Geology上报道二叠纪-三叠纪之交微生物白云岩事件之后,取得的又一项白云岩成因方面的进展。该研究得到中科院先导项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划的资助


论文信息:Li, M., Wignall, P.B., Dai, X., Hu, M., Song, H.*, 2021. Phanerozoic variation in dolomite abundance linked to oceanic anoxia. Geology: doi: 10.1130/G48502.1.

全文链接:

https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/doi/10.1130/G48502.1/594894/Phanerozoic-variation-in-dolomite-abundance-linked



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