寒武纪生命大爆发与奥陶纪生物大辐射事件之间，海洋生物多样性经历了一个持续较长的平台期。这一时期生物灭绝率和起源率均维持在较高水平，表现出频繁的生态扰动与快速恢复。长期以来，海平面上升引发的深部缺氧水体扩张及其向陆架上涌，被认为是驱动晚寒武世—早奥陶世生物危机的重要因素。然而，如果富营养、缺氧深水持续进入浅海表层，不仅会加剧水体缺氧，还可能引起生态系统崩溃，这与该时期持续较高的物种起源率和较强的生态恢复能力并不完全一致。深水缺氧如何扩张、其化学影响是否真正传递至浅海表层，以及浅海生态系统为何能够保持较强韧性，仍是认识早古生代海洋环境与生命演化关系的关键问题。

针对这一科学问题，长江大学研究团队联合纽芬兰纪念大学、哥本哈根大学和中国石油大学（华东）相关专家，以加拿大纽芬兰Green Point寒武系—奥陶系全球界线层型剖面为对象，对33件泥晶灰岩样品开展铬、镉同位素及微量-稀土元素分析，并结合碳、铀、氮同位素和总有机碳资料，重建海侵期间的海洋氧化还原结构、表层生产力和水团交换过程。

图1 Green Point剖面寒武纪—奥陶纪之交海平面变化与多指标地球化学记录

研究发现，海侵过程中碳酸盐岩记录了δ⁵³Cr正偏移和δ¹¹⁴Cd负偏移，两套同位素并未表现出传统深水上涌模式下的同步变化。铬同位素正偏移表明，深部缺氧水体扩张增强了海洋内部铬的还原清除和再循环；镉同位素负偏移未伴随镉含量和总有机碳升高，主要反映表层水来源及海洋混合方式变化，而非富营养深水上涌或生产力增强。

整个研究层段持续发育Ce/Ce^*负异常，说明表层海水始终保持氧化状态。全球同期剖面的碳同位素对比进一步表明，深部水体可能影响了斜坡和外陆架环境，但未大规模进入浅水透光带。这表明，尽管海侵期间深水缺氧显著扩张，深部缺氧水体与表层混合层之间仍存在明显的垂向解耦。

研究提出，晚寒武世—早奥陶世温室气候下较高的海水温度强化了温跃层和密度分层，削弱了垂向交换，使富营养、低氧深水难以上涌至浅海表层，形成“深部缺氧扩张、浅海表层仍保持充氧”的非典型海侵响应。受抑制的上升流保护了浅水生态环境，为生物快速恢复和维持较高起源率提供了生态避难所，并可能为随后奥陶纪生物大辐射奠定环境基础。

图2 寒武纪—奥陶纪之交海侵前后铬—镉循环及上升流变化概念模型

研究成果以“Suppressed upwelling during the Cambrian–Ordovician transition revealed by coupled Cr–Cd isotope systematics”为题，发表在国际地球化学领域重要期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》。论文第一作者和通讯作者为长江大学栾国强教授，合作者包括加拿大纽芬兰纪念大学Karem Azmy教授、丹麦哥本哈根大学Robert Frei教授、中国石油大学（华东）林承焰教授，以及长江大学林建力博士后与朱光有教授。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.gca.2026.07.010

图3 论文首页