中国科学技术大学地球和空间科学学院沈延安教授团队在研究全球寒武纪三叶虫灭绝事件方面取得新进展，系统测定了我国华南典型剖面的有机碳和无机碳同位素组成，揭示了寒武纪海洋与现代海洋化学结构和组成的不同。研究结果显示，晚寒武世海洋的缺氧是造成全球三叶虫灭绝的重要因素。相关研究成果在线发表在2018年6月出版的国际权威地球科学期刊 《地质学》（Geology）上。
距今约4.97亿年的晚寒武世发生了一次全球规模的碳同位素正偏移事件（SPICE事件），具体体现在碳同位素偏移的幅度达6‰，持续了2-4百万年。伴随着这次碳同位素化学事件，全球海洋发生了一次显著的三叶虫灭绝事件（图1）。过去三十年来，对晚寒武世海洋环境以及海洋化学结构和组成的变化是否与三叶虫的消亡存在因果关系一直存在较大的争论。沈延安团队采用了新的研究思路，他们对寒武纪海洋浅水和深水沉积物分别进行了高精度的碳同位素测试。研究选择了华南典型的浅水剖面-瓦尔岗剖面以及典型的深水剖面-碓边剖面，其中碓边剖面保存了三叶虫演化的完美记录，是全球寒武纪江山阶的“金钉子”剖面。研究发现浅水与深水剖面的无机碳同位素组成差值达2.3‰，同时发现在SPICE事件过程中，碳同位素的分馏值升高了2‰（图2）。
图1：在SPICE事件中灭绝的三叶虫
图2：瓦尔岗、碓边A、碓边B剖面的碳同位素组成
沈延安介绍说：“前人的碳同位素研究主要集中于化学-生物事件的全球对比，而我们揭示了碳同位素时空变化的“二维”特征，有力证明了晚寒武世海洋与现代大洋化学结构的显著差异。研究结果表明，驱动碳同位素时空变化的机制是晚寒武世海洋的深部缺氧以及大量有机质的快速埋藏，而大规模的海洋缺氧直接导致了全球海洋中三叶虫的灭绝”。
论文的第一作者是沈延安团队的李丹丹博士。沈延安团队近年来与Syracuse University陆尊礼教授团队以及Harvard University Ann Pearson教授团队合作，在古气候研究方面取得了突破性的进展，研究工作近期分别在线发表于Science、Nature Geoscience上。以上研究工作得到基金委创新研究群体、科技部973项目、基金委重点项目、高等学校学科创新引智计划以及教育部基本科研业务费等项目的资助。
论文链接：
https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article-abstract/532092/
http://science.sciencemag.org/content/early/2018/05/30/science.aar5372
http://www.nature.com/articles/s41561-018-0141-5
（地球和空间科学学院、科研部）