白堊紀古海洋發(fā)生過(guò)多期次大洋缺氧事件(Oceanic Anoxic Events, OAEs)，以有機碳富集、地球化學(xué)指標異常和化石組合變化為特征，包括OAE 1、OAE 2和OAE 3三個(gè)事件。發(fā)生于阿普特期-阿爾布期（Aptian-Albian）的OAE 1可以進(jìn)一步劃分為OAE 1a、1b、1c和1d四個(gè)子事件。其中，OAE 1b（約114.5–110.5 Ma）記錄于四期黑色頁(yè)巖層（由下到上稱(chēng)作Jacob、Kilian、Paquier和Leenhardt）中，均以有機碳同位素負偏移和總有機碳含量增高為特征，形成機制假說(shuō)有大火成巖省爆發(fā)、海水分層和海平面變化等。 

　　以往對OAE 1b事件的研究主要基于特提斯西域的海相沉積物，而對于歐亞大陸的研究極少，這限制了我們深入了解陸地生態(tài)系統對OAE 1b的響應。近日，中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所博士研究生趙向東在鄭大燃研究員和張海春研究員的指導下，在酒泉盆地旱峽溝剖面下溝組與中溝組中首次發(fā)現了OAE 1b事件的記錄。研究結果為重建酒泉盆地這一時(shí)期湖水中碳循環(huán)和汞循環(huán)提供了依據。相關(guān)研究成果已于近期發(fā)表于國際地學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)出版物《倫敦地質(zhì)學(xué)會(huì )特刊》（GSL Special Publications）上。 

　　研究綜合分析了盆地湖相沉積物的有機碳同位素（δ¹³C_org）、總有機碳含量（TOC）、總汞（Hg）含量以及Hg/TOC等特征，發(fā)現旱峽溝剖面中溝組下部記錄了三次明顯的碳同位素負偏移。結合中溝組底部的同位素年齡（112.4 ± 0.3 Ma），該剖面的三次負偏移可與同時(shí)期意大利Umbria–Marche盆地、法國Vocontian盆地及墨西哥Santa Rosa Canyon剖面的碳同位素曲線(xiàn)相對比。因此，旱峽溝剖面三次碳同位素負偏移分別代表OAE 1b的Kilian、Paquier和Leenhardt三次子事件，但不排除Leenhardt子事件發(fā)生于該剖面更上部層位的可能性。 

　　旱峽溝剖面同樣記錄了五次汞富集區間（Hg/TOC值大于50 ppb/%），并可與意大利Umbria–Marche盆地Poggio le Guaine剖面的汞富集區間相對比，表明這兩個(gè)剖面中的汞可能為同源，為南凱爾蓋朗高原大火成巖省（Southern Kerguelen Plateau；約119.0 – 109.2 Ma）可能為OAE 1b觸發(fā)原因這一假說(shuō)提供了證據。此外，Hg/TOC在海、陸相地層中出現的多次峰值，也指示南凱爾蓋朗高原大火成巖省的多幕式噴發(fā)。 

　　在本研究中，上述三次有機碳同位素負偏移與五次汞異常區間并無(wú)耦合關(guān)系。這種非耦合關(guān)系可能是由于另一個(gè)未知的、與汞排放沒(méi)有直接關(guān)系的輕碳儲庫在火山活動(dòng)后被激活，進(jìn)一步導致碳循環(huán)的擾動(dòng)造成的。 

　　相關(guān)研究工作得到中國科學(xué)院、科技部與國家自然科學(xué)基金委的資助。 

　　論文信息：Zhao, X.D., Zheng, D.R., Wang, H., Fang, Y.N., Xue, N.H. & Zhang, H.C. (2021). Carbon cycle perturbation and mercury anomalies in terrestrial Oceanic Anoxic Event 1b from Jiuquan Basin, NW China. GSL Special Publications. http://dx.doi.org/10.1144/SP521-2021-149. 

圖1：酒泉盆地旱峽溝剖面研究層位露頭照片

圖2：酒泉盆地旱峽溝剖面地球化學(xué)綜合曲線(xiàn)

圖3：OAE 1b事件在酒泉盆地和海相沉積地層的對比