💡这项突破是什么?
近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士后张宇与合作导师朱茂炎研究员等，通过元分析（meta-analysis）方法，对地球历史上最大的一次碳同位素负异常事件——埃迪卡拉纪DOUNCE事件（又称Shuram/Wonoka偏移）的全球记录进行了系统分析，揭示了该事件的演变模式、影响因素和成因机制。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）。
埃迪卡拉纪（约6.35-5.39亿年前）是地球生命演化的关键时期，发生了从微生物主导到大型多细胞生物出现的重大转变。该时期全球海相碳酸盐岩地层记录了一次巨大的碳同位素负漂移事件，其幅度（δ13C值下降超过10‰）和持续时间（长达千万年）在地球历史上前所未有，被称为DOUNCE事件（Doushantuo negative carbon isotope excursion）。该事件与埃迪卡拉纪宏体化石的出现和多细胞生物的早期辐射在时间上大致吻合，但其成因机制和与生物演化的关系一直是地球科学领域长期争论的重大科学问题。
研究团队系统收集了全球已发表的埃迪卡拉纪DOUNCE事件相关的碳同位素数据，建立了包含超过18,000个碳同位素数据的全球数据库。通过综合统计分析，研究发现：
（1）DOUNCE事件在全球不同大陆和不同沉积环境的记录具有显著差异。事件开始的年龄在不同地区存在较大差异（最大可达40百万年），事件持续时间从几个百万年到超过20百万年不等，碳同位素负异常的幅度（Δδ13C）变化范围也很大（从约-5‰到-18‰）。
（2）DOUNCE事件的记录特征受古纬度、古大陆、古水深和岩性等因素的影响。例如，低纬度地区记录的异常幅度通常比高纬度地区更大；碳酸盐岩台地相（浅水）记录的异常幅度通常比盆地相（深水）更大；白云岩剖面记录的δ13C最低值较高，从而其相比灰岩剖面具有明显较小的异常幅度（图3）。
古纬度、古大陆、古水深和岩性对DOUNCE记录的影响为探讨其成因机制提供了重要约束。上述分析得出的不同影响特征，可以通过“海洋溶解有机碳氧化假说”得以很好地解释。不同地区和沉积环境下海水碳同位素的响应很可能与海水氧化剂供应的时空演变（硫酸盐和氧气）相关，支持了朱茂炎与英国合作者们2019年在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）提出的DOUNCE事件是一次全球海洋氧化事件的模型，即大量硫酸盐的风化输入导致海洋溶解有机碳库的氧化，从而致使海水的δ13C值产生负异常。尽管研究结果仍需更精细的沉积学、地球化学、矿物学和地球系统模型工作的进一步验证和完善，但该研究强调了建立全球数据库和综合统计分析在研究全球海水碳同位素异常事件中的重要性。
此项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委（NSFC）、中国博士后科学基金会和江苏省卓越博士后计划的资助。
论文信息：Zhang, Y. & Zhu, M., 2024. Meta-analysis of the DOUNCE event (Shuram/Wonoka excursion): Pattern, variation, causal mechanism, and global correlation. Earth-Science Reviews, 105000. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.105000
图1. 埃迪卡拉纪生物化石、重要生物演化事件和碳酸盐岩碳同位素的演变曲线
图2. DOUNCE事件碳酸盐岩记录的全球古地理分布
图3. DOUNCE偏移幅度对古纬度、古大陆、古水深和岩性的响应
