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蓝田生物群化石的黄铁矿化形成条件研究获新进展

蓝田岩芯柱状图以及Chuaria赋存层位的总有机碳、总硫和黄铁矿硫同位素

蓝田岩芯柱状图以及Chuaria赋存层位的总有机碳、总硫和黄铁矿硫同位素

丘尔藻化石能谱图,立体化石面扫 (A-D)和线扫(I);半立体化石面扫 (E-H)和线扫(J)

丘尔藻化石能谱图,立体化石面扫 (A-D)和线扫(I);半立体化石面扫 (E-H)和线扫(J)

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:黄铁矿化是一种常见的化石保存方式,其形成条件仍有待进一步的研究。蓝田生物群中保存有立体和半立体两种保存形式的丘尔藻化石(Chuaria sp.),它们赋存于蓝田组不同层位的黑色页岩中。近期,南京古生物所关成国博士、周传明研究员等对两类丘尔藻化石及其赋存的岩石进行了详细的化石结构、岩石学、总有机碳(TOC)、总硫(TS)和黄铁矿硫同位素(δ34Spy)等研究,对蓝田生物群化石的黄铁矿化形成条件进行了探讨。

研究结果表明,立体保存和半立体丘尔藻化石均由黄铁矿、有机质和粘土矿物组成。尽管组成成分相同,两类化石及其赋存围岩存在明显的差别。(1)相对于半立体化石,立体化石具有更高的黄铁矿含量。(2)立体化石赋存的岩石的TOC和TS的含量分别为1.9%—5.0%(平均3.6%)和2.7%—7.1%(平均4.9%);半立体化石的TOC和TS分别为4.6%—10.4%(平均7.9%)和3.6%—6.8%(平均5.3%),两者具有相似的TS含量,但是TOC差异大。(3)TOC—TS图解表明半立体化石形成于完全缺氧硫化的水体之中,而立体化石则保存于非硫化的水体之中。(4)立体化石赋存岩石δ34SPy为-25.7‰—4.0‰(平均-18.6‰),半立体化石赋存岩石δ34SPy相对较高,位于-19.2‰和-2.0‰之间(平均-10.9‰)。

综合上述证据,推断含量较低的有机质、丰富的活性铁和硫酸根供给有利于化石的黄铁矿化。当沉积物有机质含量较低时,硫酸盐还原细菌优先作用于生物遗体,在其周围和内部形成硫化氢富集区,硫化氢与活性铁迅速地结合并导致生物遗体广泛的黄铁矿化。有机物含量的增高,引发沉积物中的硫酸盐还原作用增强,消耗大量的硫酸根和活性铁,进一步导致硫酸盐还原作用在沉积物中的深度降低,并最终导致化石黄铁矿化程度降低。由于黄铁矿相对于有机质和粘土矿物更能抵抗后期的压实成岩作用,黄铁矿含量的差异最终导致了不同保存形式的丘尔藻化石。因此,蓝田生物群中化石不同程度的黄铁矿化可能反映了沉积物有机质或底层水氧化还原环境的差异。

该成果已在Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology上在线发表。此项研究得到中国科学院、国家自然科学基金委、地层学与古地理学重点实验室和江苏省科技厅资助。

论文相关信息:Guan, C., Wang, W., Zhou, C., Muscente, A.D., Wan, B., Chen, X., Yuan, X., Chen, Z. and Ouyang, Q. Controls on fossil pyritization: Redox conditions, sedimentary organic matter content, and Chuaria preservation in the Ediacaran Lantian Biota. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.

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