全球范圍內(nèi)上寒武統(tǒng)排碧階地層中普遍記錄了一次碳酸鹽巖穩(wěn)定碳同位素（δ13Ccarb）正向漂移事件，即SPICE（Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion）事件。對于SPICE事件的成因，研究學(xué)者普遍認(rèn)為是由于在廣泛的大洋缺氧/缺氧硫化條件下有機質(zhì)埋藏增加所致，但這種認(rèn)識也一直存在較大的爭議。如圖1所示，發(fā)現(xiàn)在全球區(qū)域等時沉積地層中殘余有機質(zhì)（干酪根）也同時富集重的穩(wěn)定碳同位素（δ13Corg），驅(qū)動這種協(xié)同變化的可能機制仍需進(jìn)一步探究。
圖1. 全球可對比的SPICE事件分布(a) 及同位素（δ13Ccarb /δ13Corg）漂移特征(b)
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機地球化學(xué)國家重點實驗室、深地科學(xué)卓越中心博士生王浩哲在導(dǎo)師廖澤文研究員和程斌副研究員指導(dǎo)下，選取新疆塔里木盆地英東2井和中深1井上寒武統(tǒng)沉積地層探討其SPICE事件記錄特征，發(fā)現(xiàn)有機/無機穩(wěn)定碳同位素協(xié)同正向漂移的同時伴隨有一次有機質(zhì)穩(wěn)定氫同位素組成（δDorg）的負(fù)向漂移。經(jīng)過調(diào)研古環(huán)境及地質(zhì)歷史上生物固碳機制與古氣候變化的關(guān)系，研究人員提出該事件期間pCO2逐漸降低，同時pO2突然增加可能會誘發(fā)一些浮游生物通過CCMs（CO2 Concentrating Mechanisms）機制利用海水中HCO3–（富集13C、虧損2H）進(jìn)行光合作用合成有機質(zhì)，從而導(dǎo)致圖2最右側(cè)耦合的同位素變化特征（δ13Ccarb /δ13Corg/δDorg）。
圖2. SPICE事件期間CCMs主導(dǎo)的光合作用約束的耦合碳?xì)渫凰貐f(xié)同變化
該研究成果近期由地球科學(xué)領(lǐng)域主流期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology和Marine and Petroleum Geology在線發(fā)表。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項目和中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項資助。
文章信息：
論文1：Wang H Z（王浩哲）, Deng Q（鄧倩）, Cheng B（程斌）, Zhang H Z（張海祖）, Liao Z W（廖澤文）, Peng P A（彭平安）. Synchronous positive δ13Ccarb and δ13Corg excursions during 497–494 Ma: From a CO2 concentrating mechanism dominated photosynthesis? Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2022, 602: 111160.
論文2：Wang H Z （王浩哲）, Zhao G Y（趙冠宇）, Cheng B（程斌）, Zhang H Z（張海祖）, Liao Z W（廖澤文）. Molecular record of the SPICE event in well YD2, Tarim Basin: Insights from catalytic hydropyrolysis of kerogens. Marine and Petroleum Geology, 2023, 148: 106038.
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