与巴西晚期埃迪卡拉纪塔门戈组富库朗虫相相关的有机碳再矿化增强：来自成对碳同位素和早期成岩特征的启示

《Precambrian Research》：Enhanced organic carbon remineralization linked to Cloudina-rich facies in the late Ediacaran Tamengo Formation (Brazil): Insights from paired carbon isotopes and early diagenetic features

　　

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  与Cloudina沉积物相关的大幅度δ¹³C_carb-δ¹³C_org变化。
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  Cloudina沉积物中的氢氧化铁和低δ¹³C表明发生了氧化再矿化。
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  Cloudina栖息地附近中斜坡的局部氧化环境。
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  埃迪卡拉纪海洋环境具有复杂的氧化还原结构。

引言

埃迪卡拉纪涵盖了首批复杂后生动物群落与长期海洋氧化事件的地球化学特征之间的显著巧合（例如，Fike 等人，2006，Narbonne 等人，2012）。这促使了一种外在假说，即海洋氧化可能对生命进化产生巨大影响（例如，Fike 等人，2006，Canfield 等人，2007，Och 和 Shields-Zhou，2012），尽管过去几年也有其他讨论涉及内在生态力量或已知最早后生动物生物群可能的低氧需求（例如，Butterfield，2009，Mills 等人，2014，Alexander 等人，2025）。然而，在首批后生动物群出现后，生物创新（如埃迪卡拉纪晚期的骨骼生物矿化）将源于动物体型的多样化以及圈层与生物圈之间相互作用的剧烈变化（Wood 等人，2017；Murdock，2020）。这种变化需要氧气水平不断提高以跟上代谢创新的步伐（Rhoads 和 Morse，1971，Wood 等人，2015）。

尽管埃迪卡拉纪序列中有多个海洋氧化的地球化学指标，但从埃迪卡拉纪到寒武纪早期，大陆平台上可能以缺氧条件为主，其中底层氧化可能代表脉冲事件（例如，Goldberg 等人，2007，Canfield 等人，2008，Sahoo 等人，2016）。应用于 Nama 组的元素地球化学氧化还原代用指标表明，永久充分氧化到间歇性氧化条件与早期骨骼后生动物的出现之间存在牢固的空间 - 地层关联。（铁形态，稀土元素数据；Wood 等人，2015，Tostevin 等人，2016）。然而，晚埃迪卡拉纪海底环境的氧化对比与简单的古水深变化不相关，而是经常与碳酸盐斜坡的特定环境以及相对海平面的波动相关（Wood 等人，2015）。汇编的多代用指标数据加强了这样的观点，即新元古代是一个由动态和不稳定的氧化还原条件主导的“氧化窗口”，直到仅在晚古生代（古生代氧化事件）才达到现代风格的状况（Tostevin 和 Mills，2020）。

关于碳同位素记录，大多数研究集中在已知的长期和全球尺度异常上，通常与主要氧化事件相关，例如埃迪卡拉纪早期的 Maieberg 以及埃迪卡拉纪中晚期的 Shuram/Wonoka δ¹³C_carb偏移（例如，Halverson 和 Shields-Zhou，2011），以及埃迪卡拉纪末期结束时的埃迪卡拉纪正同位素高原（EPIP）（Zhu 等人，2017）。然而，新元古代碳地球化学通常缺乏调查大陆平台内的局部过程如何塑造宜居底栖环境所需的分辨率。在此背景下，本研究在巴西中西部晚埃迪卡拉纪混合碳酸盐斜坡（Tamengo 组）的不同沉积环境中应用高分辨率配对碳同位素分析（δ¹³C_carb和δ¹³C_org），以调查与斜坡上底栖有机物再矿化可能变化相关的溶解无机碳（DIC）异质性（例如，Ader 等人，2009）。氧化还原敏感的底栖代谢途径可能间接调节孔隙水和/或沉积物 - 水界面处的有机碳降解和 DIC 组成，从而潜在地引起碳酸盐δ¹³C 特征中的局部扰动。研究剖面包括含化石的层段，含有如Cloudina和Corumbella werneri等骨骼后生动物（例如，Walde 等人，1982，Becker-Kerber 等人，2017，Osés 等人，2025），并跨越内坡到中坡环境（Amorim 等人，2020）。通过重建与化石分布相关的局部碳循环动态，我们旨在检验埃迪卡拉纪底栖生态系统空间复杂的氧化还原结构及其对配对δ¹³C 记录响应的假说。

章节片段

地质背景：南巴拉圭带和 Tamengo 组

位于巴西南中部的南巴拉圭带是一个新元古代褶皱逆冲带，形成于巴西利亚 - 泛非洲造山运动期间，西界为 Rio Apa 块体，东界为 Paraná 盆地（Boggiani & Alvarenga，2004；图 1）。其地层记录了从成冰纪到埃迪卡拉纪的演化，以 Jacadigo 组的冰成沉积物开始，随后是碳酸盐为主的 Corumbá 组（例如，Trindade 等人，2003，Freitas 等人，2021；图 2a）。

在

研究剖面

我们调查了代表 Tamengo 组近坡到远坡环境的三个剖面，围绕 Corumbá 市。这里我们主要依赖 Amorim 等人（2020）提出的沉积模型（图 2b），其中 Laginha 剖面代表内坡的浅水环境，如鲕滩和滩间泻湖，而 Corcal 剖面涵盖来自中坡的杂砾屑和生物屑沉积物，沉积于 fair weather 和 storm 波基面之间（图。

元素地球化学

通过便携式 XRF 设备 Thermo Scientific Niton XL3t 对 210 个碳酸盐岩石样本的钙和锶含量进行了分析，该设备由巴西地质调查局（SGB）提供。该技术应用于抛光板上，旨在获得代表性碳酸盐层（与选择用于δ¹³C_carb分析微钻取的层相同）的整体成分信息，斑点大小为 8 mm，避免陆源层理、沉积后特征和相相关偏差。

Cloudina沉积物的岩石学、微结构和地球化学

对含有多个Cloudina壳的粒屑岩样本进行了岩石学、SEM 和 EDS 分析，旨在突出其微结构和组成。通常，Tamengo 组中报道的Cloudina在方解石岩石中很常见，并在 Sobramil 和 Laginha 矿的手标本中以纵向和横向截面出现。它们由亮晶方解石组成，偶尔伴有晶间针铁矿（Becker-Kerber 等人，2017，其图 2），以及微亮晶斑块

碳同位素记录的沉积后评估

在推断 Tamengo 组中碳酸盐和有机物的碳同位素组成的古环境意义之前，有必要评估这些特征受沉积后过程潜在改变的情况。此类过程可能从早期到晚期成岩作用不等。在这里，我们整合岩石学、地球化学和同位素数据来筛选可能经历碳同位素改变的样本。变质作用对δ¹³C_carb和δ¹³两者的影响

结论

沿碳酸盐斜坡分布的三个剖面的配对碳同位素分析表明，大多数域呈现均匀的δ¹³C_carb值约为 3-4‰，这是晚埃迪卡拉纪的常见特征。碳酸盐和有机物之间的碳同位素分馏大多在 26 到 30‰之间，符合光合作用碳固定的预期。然而，在中坡沉积物中观察到了不同的行为，存在高频、解耦的δ¹³C_carb和δ¹³C_org变化，幅度较大

CRediT 作者贡献声明

Sergio Caetano-Filho: 写作 – 初稿，方法论，调查，形式分析，数据整理，概念化。 Gustavo M. Paula-Santos: 写作 – 审查与编辑，验证，方法论，调查，数据整理。 Magali Ader: 写作 – 审查与编辑，验证，方法论，调查，数据整理。 Pierre Sansjofre: 验证，监督，方法论。 Kamilla B. Amorim: 写作 – 审查与编辑，验证，调查，数据整理。 Jhon W.L. Afonso:

竞争利益声明

作者声明以下可能被视为潜在竞争利益的财务利益/个人关系：合著者 MB 是编辑委员会成员。关于其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文报告工作的竞争财务利益或个人关系。

致谢

本研究由 S?o Paulo Research Foundation (FAPESP) 主题项目资助，授予 #2016/06114-6 和 #2024/08023-4。我们要感谢 West Brittany University 的 P?le de Spectométrie Océan 技术团队、Institute de Physique du Globe de Paris 的稳定同位素地球化学团队以及 S?o Paulo University 地球年代学研究中心的稳定同位素实验室在数据采集期间的支持。Sergio Caetano Filho 持有 FAPESP

Sergio Caetano-Filho|Gustavo M. Paula-Santos|Magali Ader|Pierre Sansjofre|Kamilla B. Amorim|Jhon W.L. Afonso|Juliana M. Leme|Luana Morais|Juan C. Gómez-Gutiérrez|Marly Babinski|Guilherme R. Romero|Paulo C. Boggiani|Bernardo T. Freitas|Ricardo I.F. Trindade