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论文选择了四川和江浙地区从碳酸盐台地到下斜坡带的五条二叠纪-三叠纪过渡期的海相地层剖面进行研究。获得的δ13carb曲线显示,华南二叠系-三叠系碳同位素比值的变化呈现总体下降的趋势,并且这一趋势与锶同位素比值正向变化呈现为同期互反的对应关系。研究剖面二叠系-三叠系过渡期的碳同位素比值变化基本可以划分为三个降低阶段:第一降低阶段从晚二叠世4%左右的背景值缓慢降低到(相当于煤山剖面)层序界面SQ2结束,但是随着沉积环境水深的不同,δ13Carb的最低值从浅水到深水环境呈现为逐渐变低的梯度变化特征;第二降低阶段为二叠系-三叠系生物灭绝事件界线(PTEB)δ13carb的快速负漂移,但是该快速负漂移仅强烈表现在以煤山剖面为代表的斜坡环境,在深水和浅水环境表现微弱或者消失;第三降低阶段表现为δ13carb值的缓慢降低,直到早三叠世Griesbachian中期结束(相当于煤山剖面34层中部的粘土岩层附近)。值得注意的是,δ13carb值在代表泻湖相沉积的四川宣汉羊鼓洞剖面下三叠统飞仙关组的白云岩段表现为快速的减低,并且一直维持一个低值的平台(-1~-2‰)的特点。
分析显示,华南海相二叠系,三叠系过渡期δ13carb表现出的长周期的缓慢降低与锶同位素比值同期的正向漂移的对应关系,代表着这一时期逐渐增强的硅质岩和有机质的陆相化学风化作用一直从晚二叠世持续到早三叠世。第一降低阶段在层序界面SQ2的结束以及不同沉积水深碳同位素比值最低值的梯度的存在,意味着这一时期海平面的下降造成海洋有机质埋藏和轻碳同位素的逐渐富集过程。第二降低阶段δ13carb值的快速降低仅在上斜坡相的煤山剖面表现强烈的现象,代表这一快速降低的轻碳同位素实际上来源于上斜坡相微生物对埋藏有机质强烈的有机碳同位素分馏作用,同时海洋强烈的分层以及上升涌流的停滞造成轻碳同位素在上斜坡相的富集。这一现象也说明,二叠系-三叠系界线附近碳同位素比值的快速降低与西伯利亚火山喷发和陆相风化等外源碳的输入无关,同时也与甲烷释放等来自于深水环境的碳源输入无关。如果二叠纪末期的生物灭绝与事件界线附近碳同位素比值的快速降低密切相关的话,我们认为与这一时期海水的强烈分层以及海洋光合作用带硫化氢的富集毒化有关。
泻湖相的白云岩环境中δ13carb的特殊表现与其他地区的白云岩环境表现类似,我们认为其应该与硫酸盐还原菌对有机质的改造过程形成白云岩的机制有关。这也意味着泻湖相白云岩中δ13carb的特殊表现是陆相强烈的硫化物氧化所形成的硫酸盐的酸性环境,以及灭绝后在浅水环境下蓝绿菌(Cyanobacteria)大量繁盛共同作用的结果。