距今約2.52億年前的二疊紀末期發(fā)生了顯生宙最大的生物滅絕事件，造成了約81%的海洋物種和89%的陸地物種在地球上完全消失。強烈而大規模的火山噴發(fā)很可能是這次滅絕事件的觸發(fā)因素，而火山噴發(fā)后氣候變暖所導致的海洋缺氧則可能是造成海洋生物滅絕的一個(gè)直接原因。盡管已有大量證據支持二疊紀末-三疊紀初的海洋存在極端缺氧事件，但也有報道顯示，在二疊紀-三疊紀之交出現了氧化底棲海洋條件。這些矛盾很可能是缺氧指標的差異性、缺氧事件空間分布的不均勻性造成的。 

　　另外，有觀(guān)點(diǎn)認為在二疊紀末生物大滅絕之前海洋環(huán)境已發(fā)生惡化，然而，關(guān)于滅絕事件發(fā)生之前樂(lè )平世（晚二疊世）海洋氧化還原狀態(tài)的研究還相對較少。因此，對二疊紀末生物大滅絕之前及期間的海洋氧化還原條件開(kāi)展進(jìn)一步的研究，對揭示缺氧事件時(shí)空分布，以及海洋缺氧在二疊紀末生物大滅絕中的重要性等都具有科學(xué)意義。 

　　最近，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所晚古生代研究團隊鄭全鋒副研究員、張華研究員、王玥研究員、曹長(cháng)群研究員與中國礦業(yè)大學(xué)、南京大學(xué)的合作者，對四川廣元上寺二疊系-三疊系界線(xiàn)剖面（剖面主體位于青川縣建峰鎮）進(jìn)行了高精度沉積學(xué)和遺跡學(xué)研究。利用遺跡群落、遺跡組構指數（ii）和最大潛穴直徑（MBD）為氧化還原指標，重建了該區晚二疊世至早三疊世早期海洋底層水體氧化還原條件演化歷史；通過(guò)區域內剖面對比和不同氧化還原指標對比研究，并結合前人的同位素年齡和旋回地層學(xué)研究資料，闡明了該時(shí)期各氧化還原條件變化階段的時(shí)空分布；并在高精度沉積學(xué)研究的基礎上，通過(guò)事件地層學(xué)對比研究，揭示了不同時(shí)空尺度氧化還原條件變化的驅動(dòng)機制。該研究成果已在線(xiàn)發(fā)表于《地球科學(xué)評論》（Earth-Science Reviews）。 

　　研究發(fā)現，在晚二疊世至早三疊世早期，上寺地區海底的氧化還原條件存在短期和長(cháng)期兩種時(shí)間尺度的變化。短期變化在剖面上主要表現為厘米-分米級的灰巖和泥巖/泥灰巖的旋回性沉積。泥巖/泥灰巖中主要發(fā)育貧氧相的遺跡群落，生物擾動(dòng)較弱（ii值較小），潛穴直徑較小，因而形成于較還原的海底環(huán)境；灰巖中發(fā)育富氧相的遺跡群落，生物擾動(dòng)較強（ii值較大），潛穴直徑較大，形成于較氧化的海底環(huán)境。長(cháng)期變化主要表現為米-十米級的巖相組合、遺跡群落和潛穴特征的變化。通過(guò)沉積學(xué)和區域對比研究表明，灰巖層所代表的短尺度高頻氧化事件為地區性信號，主要由風(fēng)暴或濁流造成的水體混合作用所形成；長(cháng)尺度的海底氧含量變化則為區域性或全球性信號，主要為區域性或全球性因素所驅動(dòng)。 

　　到了吳家坪中期-長(cháng)興早期，上寺地區的海洋底層水持續處于缺氧甚至硫化狀態(tài)，水體缺氧一直持續了390萬(wàn)年（256.974-253.073 Ma）。中吳家坪期-早長(cháng)興期深海缺氧事件在區域范圍內普遍存在，并為淺海碳酸鹽巖的鈾同位素（δ²³⁸U_carb）所反映，因此其屬于區域性甚至全球性信號。這一長(cháng)期的海洋缺氧事件在上寺地區主要由古地理局限、高海平面、高海洋生產(chǎn)力和可能的全球性氣候變化所造成。 

　　在上寺地區，長(cháng)興期海底氧化事件于253.513Ma拉開(kāi)序幕，在253.073Ma進(jìn)入主幕，并在252.739Ma進(jìn)一步增強。這一長(cháng)期的海洋氧化事件在鈾同位素和海相蒸發(fā)巖的硫同位素（δ³⁴S_evaporite）記錄中均有反映，因此為全球性信號。長(cháng)興期全球性海洋氧化事件很可能由早長(cháng)興期的全球變冷事件所觸發(fā)，這一氣候變冷事件造成當時(shí)海洋的表層溫度下降了約6℃，寒冷氣候一直持續到二疊紀末生物大滅絕前。 

　　該項研究得到了中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項和國家自然科學(xué)基金委的共同資助。 

　　論文相關(guān)信息：Zheng, Q.F.*, Zhang, H., Yuan, D.X., Wang, Y., Wang, W.Q., Cao, C.Q., Shen, S.Z., 2022. High-resolution sedimentology, ichnology, and benthic marine redox conditions from Late Permian to the earliest Triassic at Shangsi, South China: Local, regional, and global signals and driving mechanisms. Earth-Science Reviews, 225:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103898. 

表1 本研究中使用的氧化還原條件及其遺跡學(xué)和沉積學(xué)定義和對應氧含量

圖1 上寺剖面吳家坪組頂部（A, B）和大隆組底部（C-G）巖相和微相及風(fēng)暴沉積（A, C-E）

圖2 上寺剖面吳家坪組頂部-飛仙關(guān)組底部沉積柱狀圖及遺跡群落（Ichnoc.）、遺跡組構指數（ii）、最大潛穴直徑（MBD）、氧化還原條件（RC）、長(cháng)尺度遺跡組構指數（s-ii）、長(cháng)尺度最大潛穴直徑（s-MBD）、長(cháng)尺度氧化還原條件（sRC）、天文年齡（AA）和相對海平面（RSL）變化。U-Pb年齡引自Shen et al., (2011)，ARM引自Wu et al. (2013)

圖3 上寺地區晚二疊世至早三疊世早期海洋底層水體氧化還原條件變化及驅動(dòng)因素