华南早寒武世浅水区生物组分与沉积环境的耦合关系评估

针对早寒武世生物活动模式与海洋氧化还原条件争议，中国研究人员通过分析贵州牛蹄塘组页岩的生物组合、氧同位素(δ18 O)及元素地球化学数据，揭示古气候-海水温度-氧化还原条件对生物丰度的协同控制机制，为理解寒武纪生命大爆发(Cambrian Explosion)的环境驱动提供新证据。

　　

寒武纪早期是地球生命演化史上最戏剧性的篇章之一，被称为"寒武纪大爆发(Cambrian Explosion)"的进化事件在短短数百万年内催生了绝大多数现代动物门类。然而，这场生命革命背后的环境驱动力始终是未解之谜——为什么早期动物会选择在这个地质瞬间突然"绽放"？更令人困惑的是，同期全球海洋的氧化还原条件(redox)、古气候(paleoclimate)波动与热液活动(hydrothermal)之间究竟存在怎样的动态平衡？

中国的研究团队选择华南板块(South China Block)贵州羊跳剖面牛蹄塘组(Niutitang Formation)页岩作为"时间胶囊"，通过多学科交叉方法破解这一谜题。该区域独特的浅水陆棚环境保存了丰富的生物化石记录，包括浮游藻类(planktonic algae)、底栖藻类(benthic algae)、疑源类(acritarch)和海绵骨针(sponge spicules)等，犹如一本记录寒武纪早期生态图景的"生命密码本"。

研究采用显微化石鉴定、主微量元素分析、碳氧同位素(δ¹³
C/δ¹⁸
O)测试等技术手段。通过系统采样牛蹄塘组0-9米层段的30个页岩样品，结合化学蚀变指数(CIA)和氧同位素温度计，重建了古海洋环境演变序列。

生物组合类型
研究发现牛蹄塘组可划分为Niu1-Niu4四个成员：Niu1和Niu3以浮游藻类为主，Niu2则富集底栖藻类与须腕动物(pogonophorans)，Niu4段化石罕见。特别在Niu2段发现典型热液相关生物，暗示 hydrothermal活动的影响。

古气候
CIA指数显示Niu1-2段沉积期气候寒冷湿润，Niu3-4段转为温暖干燥。δ¹⁸
O数据揭示古海水温度存在显著降温趋势，这与多期热液活动导致的"海水冷却效应"相符。

氧化还原条件
创新性提出沉积物-水界面与上覆水体的 redox 解耦现象：Niu1-3段上覆水体为氧化条件(oxic)，支持丰富化石保存；而Niu4段亚氧化(suboxic)环境则抑制生物繁盛。稀土元素配分模式证实热液输入对深部水体的影响。

讨论与意义
该研究首次建立浅水区生物组合-古气候-氧化还原条件的耦合模型：1）温度梯度驱动生物分区，热液活动通过改变局部温度场影响生物分布；2）氧化水体是维持高海洋生产力(productivity)的关键；3）有机质富集(OM enrichment)受控于"气候-氧化-生产力"三角反馈机制。这些发现为理解寒武纪大爆发的空间异质性提供了新的环境框架，暗示生命演化可能通过"环境-生物协同进化"的路径实现快速辐射。

论文发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》，由Zhanghu Wang领衔的团队完成，获得国家自然科学基金(42302159)等多项资助。该成果不仅改写了对华南早寒武世古海洋的认知，更为全球同期地层对比提供了关键锚点，彰显中国在早期生命环境研究领域的前沿地位。