揭示造成地球上最大的碳同位素負漂事件的原因

　　560-550 Ma年前，地球發生了最大的海相碳酸鹽巖碳同位素（δ13C）負漂事件（Shuram事件），其δ13C值變化范圍從-12‰至+5.9‰。對于Shuram事件的成因學術界一直存有分歧 (Grotzinger et al., 2011)：由于在全球多個地區都發現了記錄Shuram事件的地層，因此大多數學者認為這代表了海洋厭氧事件；然而鑒于無法模擬得到全球性的Shuram碳同位素漂移事件，以及碳氧同位素具很好的相關性，有些學者提出其很可能是大氣水和埋藏成巖作用改造所致。另外，自生碳酸巖假說（Schrag et al., 2013）也被用來解釋新元古代普遍發生的碳同位素負漂事件（包括Shuram事件），由于缺乏地質實例支持，其真實性有待考察。

　　中國科學院地質與地球物理研究所油氣資源研究重點實驗室副研究員姜磊，與耶魯大學Noah Planavsky等合作，通過對四川盆地中三疊統雷口坡組瀉湖相碳酸鹽巖與蒸發巖的鉆井樣品的高精度C/O/U同位素分析，發現了全球首例類似Shuram事件在顯生宙的地質實例，并證實早成巖階段細菌硫酸鹽還原反應促使的碳酸巖自生過程，導致了碳酸鹽巖的大幅度δ13C和δ238U負漂。

　　他們發現的剖面具有較大的δ13C（-11.5‰至+5.9‰）、δ18O（-9.2‰至+1.2‰）、δ238U（-0.33‰至+0.76 ‰）負漂，其在幅度、空間幾何形態、有機碳和無機碳解耦及碳氧同位素正相關性上具有類似Shuram事件的碳同位素漂移特征（圖1，圖2A、圖2B），因此推測導致該剖面中碳、氧同位素漂移的原因很可能與Shuram事件類似。該剖面保存了完整的蒸發序列，碳酸鹽巖顯示的泥微晶結構，由此排除大氣水和埋藏成巖作用的改造。

　　雷口坡組所代表的三疊紀中期，并未發生過大洋厭氧事件，因此文章認為剖面中的碳、氧同位素負漂很可能是準同生期或埋藏早期成巖作用改造的產物，即早期成巖作用過程中，在厭氧孔隙水中的細菌硫酸鹽還原反應作用下，由于碳酸巖自生過程中有機質被氧化造成了大幅度δ13C和δ18O負漂。與此同時，由于238U優先進入礦物相，沉淀的碳酸鹽礦物也越來越富235U，從而導致了U同位素負漂。文章通過成巖作用模擬進而支持了上述觀點（圖2C）。

　　雖然該剖面不是真正的新元古界Shuram事件剖面，但因為其碳同位素負漂的機制（水體缺氧、生物擾動弱、碳酸巖飽和度高）與新元古界海水基本特征高度吻合，因此文章推測：Shuram事件很可能也是早成巖作用的產物。