大陆对后马里诺安时期（约6.35亿年前）海水的影响：来自PUGA盖层碳酸盐岩的化学地层学证据（亚马逊克拉通边缘）

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Continental influences on post-marinoan (~635 ma) seawater: Chemostratigraphic evidence from the PUGA cap carbonate, amazon craton margin

冰期后碳酸盐沉积成因研究：南美亚马逊克拉通Puga组同位素证据表明，Marinoan冰期后碳酸盐的形成受局地基底风化、融水注入及受限环境控制，δ13C负值指示高生物生产力，与全球海洋均一化假说相悖，揭示 ocean destratification存在时空异质性。

　　在地球漫长的历史中，冰川时期与温暖期之间的转换是理解古气候和海洋化学演化的重要线索。其中，Marinoan冰盖（约635百万年前）及其后的盖碳酸盐层（cap carbonates）提供了关键的地质记录，揭示了雪球地球（Snowball Earth）之后海洋迅速上升和分层化的现象。这些盖碳酸盐层的形成过程一直是地质学界关注的焦点，尤其是它们是否源于全球海洋的混合，还是由局部的自生过程驱动。本文聚焦于南亚马逊克拉通（Amazon Craton）的Puga盖碳酸盐层，结合新的地球化学数据，探讨其形成机制和对全球海洋分层化的影响。

Puga盖碳酸盐层及其下方的冰碛岩（diamictite）在沉积特征和地球化学标志上均符合典型的Marinoan类型。这些沉积物形成于雪球地球事件之后，标志着冰川退缩和海洋化学条件的迅速变化。通过对Puga冰碛岩和盖白云岩（cap dolostone）的εNd、87Sr/86Sr和δ13C等同位素数据的分析，研究者试图厘清这些沉积物的来源以及形成过程中的关键因素。这些数据不仅有助于理解冰川退缩后的海洋化学环境，还对探讨全球与局部过程在冰川-温暖期转换中的作用具有重要意义。

在Puga冰碛岩的样本中，研究者观察到其全岩样本的T_DM（亏损地幔模型年龄）范围为1.5至2.0 Ga，平均为1.8 Ga。而在砾石样本中，T_DM值则集中在1.6至1.8 Ga之间，平均为1.7 Ga。这一结果表明，冰碛岩的成分主要来源于较老的基底岩石，而其砾石则可能来自更接近的区域。与此同时，Puga盖白云岩的T_DM值与南亚马逊克拉通的基底岩石相似，范围在1.8至2.9 Ga之间，平均为2.2 Ga。这一发现支持了盖白云岩的形成与基底岩石风化过程密切相关，尤其是在冰川退缩后，大量融水进入海洋，加速了白云岩的沉淀。

在同位素数据方面，Puga盖白云岩表现出显著的放射性87Sr/86Sr比值（0.7264–0.7084）和强烈的负εNd值（635 Ma），范围为?14.9至?6.3。这些特征表明，盖白云岩的形成过程中，来自南亚马逊克拉通基底岩石的化学风化产物起到了重要作用。强烈的化学风化不仅提供了大量的碱性物质，还可能在半封闭环境中促使Nd同位素信号的均一化。这一过程可能与冰川退缩后的水文循环密切相关，例如融水流入和地壳抬升导致的侵蚀作用。

此外，研究还指出，盖白云岩的T_DM值范围较宽，且涵盖了西亚马逊克拉通的来源，表明其物质来源具有多样性。这种多样性可能与冰川退缩期间冰川融化和径流增加有关，导致不同地区的风化产物汇入海洋，从而影响了整体的海洋化学组成。与此同时，δ13C值的持续负值（平均为?5.23‰）则暗示了冰川退缩后海洋中生物生产力的增强，以及溶解有机碳（DOC）的氧化作用。这表明，冰川退缩后的海洋环境可能经历了显著的生物地球化学变化，为后续的温暖期奠定了基础。

然而，这些发现也与传统的观点形成了鲜明对比。传统模型认为，冰川退缩后，全球海洋迅速混合，从而导致海洋化学的均一化。然而，本文的研究结果表明，盖碳酸盐层的形成可能更多地受到局部地质条件的影响，而非全球性事件。例如，半封闭的浅海环境可能限制了海洋的混合能力，使得不同地区的化学信号保持了较大的差异。这种局部控制的模式，与一些研究中观察到的区域性差异相吻合，例如在纳米比亚、中国南方和劳伦大陆（Laurentia）等地的盖碳酸盐层中发现的不同时期的地球化学信号。

研究还指出，Puga盖白云岩的同位素数据在很大程度上不受沉积物中碎屑硅酸盐的干扰。这一结论基于对87Sr/86Sr与Al元素之间的弱相关性（R2=6×10??），以及Zr、Th和Al等微量元素的低浓度（平均分别为0.1 ppm、0.1 ppm和73 ppm）。这些微量元素的弱相关性进一步支持了盖白云岩的化学风化信号未被显著改变的观点。这一发现对于理解盖碳酸盐层的地球化学特征具有重要意义，因为它排除了碎屑物质对同位素信号的干扰，使得研究者能够更准确地追踪化学风化过程对海洋化学的影响。

在方法上，本文通过对两个钻孔和一个露头样本的分析，获得了关于Puga盖白云岩的详细地球化学数据。这些样本来自巴西中部西部的Tangará da Serra地区，位于Calcário Tangará采石场内。研究者还结合了δ13C的化学地层学数据，以更全面地评估冰川退缩后的海洋环境变化。这种方法的综合应用，使得研究者能够区分全球性与区域性过程对盖碳酸盐层形成的影响。

研究结果表明，南亚马逊克拉通的Puga盖白云岩记录了冰川退缩后海洋化学条件的变化。其同位素特征反映了基底岩石的强烈风化作用，以及融水输入对海洋化学的调控。此外，这些数据还暗示了冰川退缩期间海洋分层化的过程，以及由此带来的化学信号的不均一性。这与传统观点认为的全球海洋迅速均一化形成了对比，提示我们可能需要重新审视冰川-温暖期转换的机制。

在更广泛的背景下，盖碳酸盐层的研究对于理解地球历史上的重大气候事件至关重要。例如，Sturtian冰川（约717–660百万年前）和Marinoan冰川（约650–635百万年前）都对地球的气候和海洋系统产生了深远影响。冰川的形成和退缩不仅改变了全球的海平面，还影响了海洋的化学组成和生物活动。通过对这些地质记录的分析，研究者可以重建冰川退缩后的海洋环境，为探讨地球气候系统的变化提供重要依据。

本文的研究还强调了区域性过程在冰川-温暖期转换中的作用。例如，水热活动、甲烷释放和微生物作用等局部因素可能在盖碳酸盐层的形成过程中起到了关键作用。这些过程可能与冰川退缩后的海洋化学条件变化有关，尤其是在半封闭的浅海环境中，局部的化学风化和水文循环可能比全球性的混合更为重要。这一发现对于理解全球气候事件的区域响应具有重要意义，提示我们不能简单地将全球性变化归因于单一的机制，而应考虑不同地区的地质和环境条件。

此外，本文的研究还为其他克拉通边缘的盖碳酸盐层研究提供了新的视角。例如，南亚马逊克拉通的Puga盖白云岩显示出与全球其他地区不同的地球化学特征，这可能与该地区的独特地质条件有关。因此，未来的研究需要更加关注不同克拉通边缘的地球化学差异，以更全面地理解全球气候事件的区域性影响。

总的来说，本文通过对Puga盖白云岩的地球化学分析，揭示了冰川退缩后海洋化学条件的变化过程。研究结果表明，盖碳酸盐层的形成可能更多地受到局部地质条件的影响，而非全球性的混合事件。这一发现不仅有助于理解雪球地球事件后的海洋演化，还为探讨全球气候事件的区域响应提供了新的思路。未来的研究可以进一步结合其他地质和地球化学数据，以更深入地揭示冰川-温暖期转换的复杂机制。