近日，我校沉积地质研究院韩中副研究员在国际著名地球科学刊物Earth and Planetary Science Letters（Nature Index期刊）上发表题为Spatially heterogenous seawater δ³⁴S and global cessation of Ca-sulfate burial during the Toarcian oceanic anoxic event的研究成果，为深时极热事件期间海洋硫循环提供了新视角。论文第一作者为我校沉积地质研究院韩中副研究员，通讯作者为南京大学胡修棉教授。共同作者还包括英国利兹大学Robert Newton副教授、Benjamin J. W. Mills教授、Robert Jamieson博士、河海大学何天辰教授、牛津大学Hugh Jenkyns教授、都柏林大学Micha Ruhl助理教授。本次研究受国家自然科学基金基础中心项目（41888101）、青年基金（42002121）和面上项目（42272116）、成都理工大学学科领军创新团队和珠峰科学研究计划联合资助。

早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件（Toarcian Oceanic Anoxic Event，简称T-OAE）是中生代一次典型的全球快速变暖事件，主要表现为大量CO₂快速释放到大气-大气系统中，引起全球大幅度快速升温，通常被认为和Karoo-Ferrar大火成岩省的喷发有直接关系。与T-OAE相关的全球气候环境系列变化还包括大洋酸化、海平面快速上升、大陆风化作用增强和营养物质输入增加、生物更替和灭绝，以及陆地干旱、植物向高纬度迁移、湖泊水文循环和缺氧增强等。作为中生代最典型的极热事件之一，T-OAE为我们研究快速升温条件下全球变化和生态环境效应提供了典型案例，对现今全球变暖背景下地球可能发生的气候和环境变化具有重要的启示意义。然而，T-OAE时期水体的氧化还原条件存在巨大的空间差异性，缺氧的标志性沉积物（富有机质沉积）主要被报道于欧洲北部和局部深海大洋沉积物，因此对于该时期大洋缺氧整体的评估、脱氧过程及其和沉积学证据还存在不吻合，甚至冲突和矛盾之处。本研究利用高精度碳酸盐晶格硫同位素（δ³⁴S_CAS）示踪Toarcian期全球氧化还原条件变化并尝试解决上述科学问题。

δ³⁴S结果显示，Pliensbachian -Toarcian界线（δ³⁴S_CAS: ~20‰）到T-OAE 碳同位素负偏（negative carbon isotope excursion: nCIE）结束时（δ³⁴S_CAS: ~40‰）发生一次大幅度的正偏移，然后硫同位素以~40‰高值持续到Toarcian 期结束（图1）。东特提斯西藏和欧洲的T-OAE时期的正偏移幅度（西藏：~20‰ VS欧洲：~5%）和持续高值（西藏：~40‰ VS 欧洲：~25%）均存在明显差异。上述事实表明Toarcian期海水硫酸盐 δ³⁴S 组成存在巨大的空间差异性（不均一性）。根据硫循环的基本原理和T-OAE nCIE的年代学工作，δ³⁴S同位素的正偏移过程共持续~1.4-1.5 Myr（图2E），表明Toarcian早期经历了长周期的海水脱氧过程，同时本次高精度的δ³⁴S数据还表明脱氧过程发生两期次，在 T-OAE nCIE 结束时终止。当前的δ³⁴S数据和沉积学证据表明，西藏高δ³⁴S值可能是受到附近低纬度地区（有机质和黄铁矿主要埋藏地）富δ³⁴S上涌导致，而欧洲地区则可能是区域黄铁矿埋藏少导致。

特提斯喜马拉雅（卧龙和年多剖面）δ³⁴S_CAS和全球对比。

硫同位素模型表明，只有在极低的硫酸盐浓度（~1 mM，远低于现今大洋29 mM）前提下，全球大洋接近停滞的石膏（氧化状态）沉积（石膏埋藏相对于黄铁矿的比例长期下降）可以显着增加了黄铁矿（还原状态）的埋藏量比例，但是同时明显减少其埋藏总量，从而维持持续~8 Ma的高δ³⁴S值（图2）。本次研究建立了低硫酸盐浓度、石膏埋藏和海水硫酸盐高δ³⁴S值之间的联系，这可能适用于其他具有类似硫同位素记录的时期，同时对海水硫酸盐δ³⁴S值空间不均一时期全球还原硫埋藏通量和海洋缺氧程度的定量评估提出了挑战。

早侏罗世Pliensbachian-Toarcian期长周期硫循环模型

Han, Z., Hu, X., Newton, R.J., He, T., Mills, B.J.W., Jenkyns, H.C., Ruhl, M., Jamieson, R.A., 2023. Spatially heterogenous seawater δ34S and global cessation of Ca-sulfate burial during the Toarcian oceanic anoxic event. Earth Planet. Sci. Lett. 622, 118404.

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X2300417X?dgcid=author