二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交的生物滅絕事件是顯生宙以來(lái)最為嚴(yán)重的一次，海洋缺氧事件可能在生物滅絕和后續(xù)遲緩的生物復(fù)蘇中都起到了重要的作用。但是對(duì)于海洋缺氧的時(shí)間、范圍和尺度等方面仍然存在一定的爭(zhēng)論。新興的同位素地球化學(xué)指標(biāo)也許可以為這一問(wèn)題提供更多的制約。
Cr是一種氧化還原敏感元素，三價(jià)鉻Cr(III)和六價(jià)鉻Cr(VI)之間的轉(zhuǎn)化會(huì)伴隨明顯的Cr同位素分餾。在氧化的大氣環(huán)境下，Cr(III)可以被錳氧化物氧化為Cr(VI)，Cr(VI)易溶于水，在隨水體遷移以及在海洋中的循環(huán)會(huì)受控于環(huán)境氧化還原狀態(tài)。
中國(guó)科大秦禮萍教授團(tuán)隊(duì)和沈延安教授團(tuán)隊(duì)合作，研究了二疊紀(jì)-三疊紀(jì)之交湖北峽口剖面的碳酸鹽巖Cr同位素組成。在晚二疊紀(jì)地層中觀察到了非常偏正的δ53Cr值(1.15‰-2.16‰，平均值1.78‰)，高于現(xiàn)代海水值以及絕大部分的碳酸鹽巖值。當(dāng)前一般認(rèn)為碳酸鹽Cr同位素并不能直接反映海水值，稍偏正的δ53Cr值也可能由Cr的非氧化還原循環(huán)造成，大部分碳酸鹽δ53Cr值應(yīng)低于海水。晚二疊紀(jì)觀察到的這些極高的δ53Cr值最可能的解釋是由于晚二疊紀(jì)海洋相對(duì)較為缺氧，Cr(VI)的部分還原引起的同位素分餾使得當(dāng)時(shí)的海水具有很高的δ53Cr值。在生物滅絕區(qū)間附近，Cr同位素快速負(fù)偏至高溫巖石儲(chǔ)庫(kù)區(qū)間，最可能的解釋是海洋缺氧區(qū)域的快速擴(kuò)張，導(dǎo)致大陸氧化風(fēng)化來(lái)源的Cr(VI)在海洋遷移的過(guò)程中被全部還原，無(wú)法到達(dá)峽口剖面所在地。早三疊紀(jì)持續(xù)的低δ53Cr值說(shuō)明海洋缺氧持續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間都沒(méi)有恢復(fù)。本研究說(shuō)明從晚二疊紀(jì)到早三疊紀(jì)海洋環(huán)境是階段式惡化的，晚二疊紀(jì)存在一定程度的缺氧，之后缺氧區(qū)域快速擴(kuò)張，并在早三疊紀(jì)很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有恢復(fù)，這些過(guò)程可能對(duì)生物滅絕以及之后遲緩的生物復(fù)蘇造成影響。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117050
