地球科学学院地质系教师杨向荣在地学TOP期刊《Chemical Geology》上发表题为“Zinc isotopic evidence for enhanced continental weathering and organic carbon burial in the Early Silurian”的研究论文。

该研究选取华南扬子地区下志留统布拖组为研究对象（图1），利用同位素地球化学、元素地区化学等方法，探究早志留世时期全球古气候条件、海洋水化学条件、生物演化之间的相关关系及其对烃源岩有机碳保存的控制机制。结果显示，随着赫南特冰期的结束，海洋锌（Zn）同位素组成展现出显著的负漂现象，指示全球大陆风化作用的增强（图2）；随后锌同位素组成在赫南特晚期展现出升高的趋势（升高~0.4‰，图2），并伴随着碳同位素的降低和海洋水体硫化，指示全球硫化缺氧面积的扩大和硫化物埋藏量的增大；鲁丹期海洋锌同位素组成展现出显著的正漂移现象（升高~ 1.1‰，图2），并伴随着碳同位素的升高和海洋水体的缺氧，指示鲁丹期全球有机质埋藏量的显著升高（定量模型计算表明升高~6倍初始阶段，图3）。

本次研究认为晚奥陶世赫南特晚期全球硫化水体面积的扩张导致了晚奥陶世第二幕生物灭绝事件的发生，鲁丹期全球大陆风化作用驱动的海洋水体持续缺氧不仅抑制了早志留世生物的复苏，并促进了有机碳的埋藏和华南龙马溪组富有机质页岩（页岩气开发重要层位）的沉积。此外，早志留世强烈的大陆风化作用和减弱的反风化作用均降低了大气二氧化碳浓度，共同促进了该时期冰室气候的形成。总之，本次研究基于碳酸盐岩锌同位素证据重建了早志留世全球海洋锌同位素组成，不仅揭示了早志留世这一重要地质历史时期大陆风化作用、海洋水体缺氧、生物复苏的协同演化过程，同时也为华南页岩气重要烃源岩（下志留统龙马溪组）的广泛沉积机制提供了关键证据（图4）。

论文链接https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2024.122209

图1 （A）早志留世时期冈瓦纳、华南板块古地理图；（B）早志留世时期华南扬子地区岩相古地理图；（C）晚奥陶世-早志留世华南扬子地区地层、笔石带分布图

图2 乌科剖面晚奥陶世-早志留世无机碳（δ¹³C_carb）、有机碳（δ¹³C_org）、碳酸盐岩锌（δ⁶⁶Zn_carb）同位素组成演化图

图3 乌科剖面晚奥陶世-早志留世古海洋锌（δ⁶⁶Zn_carb）同位素演化与有机碳埋藏关系模拟图

图4 论文第一页