中国南方中三叠世罗平生物群保存过程中氮同位素与古氧化还原条件的共变关系

《International Geology Review》：Co-variation of nitrogen isotopes and Palaeo-redox conditions during the Middle Triassic Luoping biota preservation in South China

本研究通过分析云南罗平地区中三叠世桂岭组二段泥岩的氮同位素组成、C/N比值及Al、K2O含量，揭示化石保存的高生产力缺氧环境和粘土矿物增强埋藏效应。

　　

摘要

早中三叠世（阿尼西阶）的罗平生物群是二叠纪-三叠纪大灭绝后海洋生态系统恢复的重要例证。然而，导致这种特殊保存状况的具体埋藏环境及机制仍有待进一步阐明。古代沉积物中的氮同位素组成能够为了解海洋中的氮生物地球化学循环以及水柱的氧化还原状态提供宝贵的信息。在本研究中，我们分析了中国云南省罗平县向东坡（XDP）剖面中三叠世关岭组第二段（Member II）的氮同位素组成（δ¹⁵N_bulk）、C/N_mol比值以及Al和K₂O的含量。罗平生物群中含化石的下层和上层显示出不同的氮同位素特征：下层化石的氮同位素值较低（?4.01‰至+4.24‰，平均值为+1.61‰），表明其吸收了上涌的NH₄⁺但并未完全利用；而上层化石的氮同位素值较高（+3.04‰至+8.91‰，平均值为+6.52‰），并存在短暂的负偏差，这可能表明它们吸收了经过非定量反硝化作用产生的NO₃^?。δ¹⁵N_bulk与生产力及氧化还原指标（TOC/Al、P/Al、Mo_EF和U_EF）呈负相关，说明氮同位素的负偏差反映了高生产力和缺氧环境，这两种条件都有利于生物群的保存。Al和K₂O的含量反映了粘土矿物的含量，在第四层（Interval IV）中显著增加，这种增加可能进一步提高了化石的埋藏效率。综上所述，我们的研究结果表明，氮同位素的负偏差与较高的生产力和缺氧水环境相一致，这些条件有助于罗平生物群的保存；同时，粘土矿物的增加也在一定程度上促进了化石的保存过程。