全球范围内上寒武统排碧阶地层中普遍记录了一次碳酸盐岩稳定碳同位素（δ13Ccarb）正向漂移事件，即SPICE（Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion）事件。对于SPICE事件的成因，研究学者普遍认为是由于在广泛的大洋缺氧/缺氧硫化条件下有机质埋藏增加所致，但这种认识也一直存在较大的争议。如图1所示，发现在全球区域等时沉积地层中残余有机质（干酪根）也同时富集重的稳定碳同位素（δ13Corg），驱动这种协同变化的可能机制仍需进一步探究。
图1. 全球可对比的SPICE事件分布(a) 及同位素（δ13Ccarb /δ13Corg）漂移特征(b)
中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室博士生王浩哲在导师廖泽文研究员和程斌副研究员指导下，选取新疆塔里木盆地英东2井和中深1井上寒武统沉积地层探讨其SPICE事件记录特征，发现有机/无机稳定碳同位素协同正向漂移的同时伴随有一次有机质稳定氢同位素组成（δDorg）的负向漂移。经过调研古环境及地质历史上生物固碳机制与古气候变化的关系，研究人员提出该事件期间pCO2逐渐降低，同时pO2突然增加可能会诱发一些浮游生物通过CCMs（CO2 Concentrating Mechanisms）机制利用海水中HCO3–（富集13C、亏损2H）进行光合作用合成有机质，从而导致图2最右侧耦合的同位素变化特征（δ13Ccarb /δ13Corg/δDorg）。
图2. SPICE事件期间CCMs主导的光合作用约束的耦合碳氢同位素协同变化
该研究成果近期由地球科学领域主流期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology和Marine and Petroleum Geology在线发表。该研究得到国家自然科学基金面上项目和中国科学院A类战略性先导科技专项资助。
文章信息：
论文1：Wang H Z（王浩哲）, Deng Q（邓倩）, Cheng B（程斌）, Zhang H Z（张海祖）, Liao Z W（廖泽文）, Peng P A（彭平安）. Synchronous positive δ13Ccarb and δ13Corg excursions during 497–494 Ma: From a CO2 concentrating mechanism dominated photosynthesis? Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2022, 602: 111160.
论文2：Wang H Z （王浩哲）, Zhao G Y（赵冠宇）, Cheng B（程斌）, Zhang H Z（张海祖）, Liao Z W（廖泽文）. Molecular record of the SPICE event in well YD2, Tarim Basin: Insights from catalytic hydropyrolysis of kerogens. Marine and Petroleum Geology, 2023, 148: 106038.
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