8月6日,中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室李三忠教授团队联合中国地质大学(北京)、中国地质大学(武汉)、加拿大阿尔伯塔大学、德国汉堡大学、美国堪萨斯州立大学等国内外学者,在新元古代雪球地球时期金属驱动的甲烷厌氧氧化(AOM)过程及古环境效应研究方面取得重要进展。研究成果以“Metal-driven anaerobic oxidation of methane and the Sturtian deglaciation”(金属驱动的甲烷厌氧氧化与斯图特冰期消融) 为题,在国际知名学术期刊Nature Communications《自然-通讯》发表。
“雪球地球”假说认为,在新元古代,地球曾经历两次全球性冰封事件——Sturtian(约717–660 Ma)和Marinoan(约650–635 Ma)冰期,是地球历史上最极端的气候事件之一,深刻影响了古环境与生命系统的演化。尤其是在冰期消融阶段,冰盖退缩促使大陆风化增强与营养盐输入,推动海洋初级生产力恢复,为复杂多细胞真核生物的大辐射奠定了重要基础。长期以来,该极端气候转变被普遍归因于大气CO2浓度的长期积累。但近年来,CH4作为强效温室气体(全球变暖潜力超过CO2的27倍),被认为在Marinoan冰消过程中扮演“催化剂”角色。
相比之下,Sturtian冰期具有独特性。作为雪球地球时期首个全球冰封事件,其持续时间长达约57个百万年。该时期典型海相化学沉积岩——铁建造(IFs)为揭示Sturtian冰期的海洋地球化学演化及其冰期动态提供了关键研究窗口。据此,本研究以铁建造为主要对象,聚焦Sturtian冰消期甲烷循环过程及其与冰期动态演化和海洋生物地球化学循环之间的耦合机制。
本研究选取保存全球完整雪球地球沉积记录的南华盆地为调查区域,对覆盖斜坡至深水盆地相的五个典型Sturtian冰消期IFs(三江、通道、江口、祁东、新余)(图1),开展了系统的地质与多指标地球化学研究,其中元素和同位素分析包括共生赤铁矿和磁铁矿生命必需金属及稀土元素的含量与分布、铁和镍非传统稳定同位素组成、碳酸盐的全岩与原位碳同位素组成等(图2、3和4)。
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