长兴期-印度期煤山钻芯的分子化石和古环境研究

The end-Permian mass extinction and associated dramatic environmental changes have been ranked unanimously as the largest geological event during the earth hitory. Study of this event and subsequent recovery, and its palaeoenvironmental background has become an important window to unravel the co-evolution of the life and environment in critical transitions.In this project, we will use the Changhsingian and Induan drill core samples previously drilled at Meishan, South China and employ new isolation methodology (extract #2) to measure abundances and stable isotopic compositions of C20+ acyclic isoprenoids (methane-cycle archaea), 3-methylhopanes (aerobic methanotrophs) and mid-chain branched alkanes (sulfur cycle bacteria including sulfate reducing bacteria). Hydrocarbons diagnostic for phototrophs and euxinic environment such as carotenoids (diverse phototrophs), C26-30 steranes (algae), 2-methylhopanes (cyanobacteria) will be measured as well. In addition, one new redox proxy, molybdenum isotope, will be analyzed to investigate the paleoenvironmental background during the end-Permian mass extinction and Early Triassic recovery. Combined with high-resolution sedimentological studies and high-resolution biostratigraphical and geochronologic calibrations from Late Permian to Early Triassic, this study will provide more new understanding of the paleoenvironmental conditions of the critical transition around the Paleozoic and Mesozoic transitions.

二叠纪末生物大灭绝和环境变化是地质历史时期规模最大、影响最深刻的地质事件，对这次生物事件和其后生物复苏过程及其环境背景的研究是深入认识地球生命系统、揭示地球环境与生命过程作用机理的一个重要窗口。通过对浙江煤山晚二叠世长兴期和早三叠世印度期新鲜连续的钻探岩芯样品，测试类胡萝卜素、C26-30甾烷和2-甲基藿烷等用来判定光合作用和透光带硫化的烃类生物标志化合物；C20+无环类异戊二烯、3-甲基藿烷和中支链烷烃的丰度及稳定同位素，来分析这一时期的沉积物中是否存在甲烷循环细菌、有氧甲烷菌包括硫酸盐还原菌的硫循环细菌。同时对这些岩芯进行Mo同位素辅助研究，利用δ98/95Mo等指标，研究长兴期-印度期的古海洋氧化还原条件。以古海洋环境为依据，结合高分辨率精细沉积学和高分辨率生物地层学研究，探讨长兴期- - 印度期生物与环境的协同演化。

二叠纪末生物大灭绝和环境变化是地质历史时期规模最大、影响最深刻的地质事件，对二叠纪末生物大灭绝事件的研究一直被认为是理解生物灭绝事件和生物与环境协同演化的一个窗口。本项目开展了二叠纪-三叠纪之交生物灭绝模式及诱因、Mo同位素、Zn同位素、微量元素、有机生物标志物和牙形石氧同位素的研究。获得了如下主要研究成果。.1、通过对华南地区煤山剖面的高精度生物地层学、地球化学地层学数据等与一系列陆相二叠-三叠系界线剖面的有机碳同位素、陆相化石的地层分布、沉积岩相的变化以及岩性的颜色等进行综合对比研究以后，认为华南地区陆地与海洋生物大灭绝同时发生。.2、通过对煤山剖面和深水相上寺剖面二叠纪—三叠纪界线铁组分和微量元素的研究，发现沉积水体最缺氧、并富集硫化氢的层段出现在早长兴阶，而在长兴阶中晚期，其沉积水体的缺氧程度总体上逐渐减弱，并且紧邻事件层及事件层内，其氧化层段出现频率明显增加，缺氧事件在上寺剖面与生物大灭绝事件出现的层段不吻合。.3、二叠纪-三叠纪界线层中的微球粒来源多样，其中铁质微球粒和高铁微球粒大部分来自于现代飞灰污染物；黄铁矿微球粒及微球丛属沉积成岩成因；钙质微球粒和空心有机质微球粒属生物成因。因此，从微球粒研究的角度不支持二叠纪末生物灭绝事件的地外物体撞击成因。.4、对煤山剖面钻探岩心全岩样品和脱矿物样品进行了Bitumen1和Bitumen2抽提和分析工作，通过大气压化学电离-质谱分析的结果表明在二叠纪末大灭绝发生前后的样品中都没有发现C60富勒烯，因此，从富勒烯的证据解释二叠纪末生物大灭绝的地外成因是有问题的。.5、通过对煤山钻探岩心PTB层位的Zn和Mo同位素的研究，在生物大灭绝事件发生之前有一次快速的δ66Zn同位素负漂移事件，其幅度为0.5‰；在灭绝事件之后更是有长达36万年幅度为1‰的δ66Zn同位素正漂移事件，这些结果表明二叠纪末火山活动与生物灭绝事件有着直接的密切联系，且灭绝事件发生后的缺氧导致生物迟滞复苏。.6、二叠纪末，牙形石氧同位素有一个显著的降低，同期古海水温度升高8°C左右，并伴随显著地碳同位素负漂记录，这一显著的气候和环境变化可能是由于西伯利亚火山喷发产生大量的温室气体有关。.这些数据和资料的获得对研究二叠纪末生物大灭绝的模式有着重要的意义，也为深入研究二叠纪-三叠纪之交这一关键转折期的生物与环境的协同演化提供了重要线索。