beat365官方网站沈冰課題組運用鎂同位素揭示了6.35億年前雪球地球結束過程的化學風化作用。這一研究成果于近日在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences USA）上在線發表。

在距今7.2億到6.35億年前的新元古代晚期，地球經曆了兩次全球冰期事件（Sturtian冰期和Marinoan冰期），使得地球處于一種全球冰封狀态，稱之為雪球地球事件。Marinoan冰期的結束（距今6.35億年）則伴随着生物圈的一次重大變革，最終導緻了寒武紀大爆發。在地質記錄上，雪球地球結束時在全球範圍的冰川沉積物之上整合沉積了一套蓋帽碳酸鹽岩，指示了由極端冰期環境向溫暖氣候的快速轉變過程。雪球地球假說（Hoffman，1998）認為，全球冰期的結束是由于在冰期過程中火山噴出的CO2在大氣中的大量累積所造成的溫室效應；因此雪球地球的解體是一個迅速的過程，并伴随着強烈的化學風化作用；強烈的化學風化作用使得大量堿性物質進入海洋，并以蓋帽碳酸鹽岩的形式沉澱下來。因此，新元古代全球冰期結束時是否存在強烈的化學風化作用不僅是驗證雪球地球假說的關鍵，也是揭示蓋帽碳酸鹽岩成因的鑰匙。在我國華南地區廣泛出露的南沱組地層是世界上保存最好的Marinoan冰期記錄之一，其上覆蓋了陡山沱組底部的蓋帽碳酸鹽岩，這為研究雪球地球結束過程化學風化作用提供了材料。

陡山沱組底部的蓋帽碳酸鹽岩野外照片（貴州銅仁壩黃鎮）

沈冰課題組對我國貴州省東北部南沱組冰期沉積和陡山沱組底部的蓋帽碳酸鹽岩中所包含的陸源碎屑組分的鎂同位素組成進行了分析。由于在化學風化過程中岩石中的鎂會發生顯著的同位素分餾，使得風化殘餘物中富集重的鎂同位素（26Mg），而且26Mg的富集程度與化學風化強度直接相關，因此鎂同位素可以用來指示地質曆史時期的化學風化強度。研究表明，南沱組上部地層中出現了一次顯著的鎂同位素正漂移(26Mg富集)，而蓋帽碳酸鹽岩中的鎂同位素值已經顯著降低。這表明在Marinoan冰期結束過程中的确伴随有強烈的化學風化作用，支持了雪球地球假說。但與雪球地球假說的預測不同，最強化學風化作用要顯著早于蓋帽碳酸鹽岩的沉積，這說明蓋帽碳酸鹽岩沉積時全球冰期已經結束了。

南沱組冰川沉積與陡山沱組蓋帽碳酸鹽岩鎂同位素和碳同位素組成變化特征

此項成果不僅驗證了雪球地球假說所提出的，全球冰期結束時具有很高的大氣CO2濃度并伴随着強烈的化學風化作用，同時也對蓋帽碳酸鹽岩的成因提出了新的解釋。研究認為大量大氣CO2在冰期結束過程中通過化學風化作用被消耗，使得海水pH逐漸升高，是導緻了蓋帽碳酸鹽岩在全球海洋的沉積的關鍵。

該項研究成果以Episode of intense chemical weathering during the termination of the 635 Ma Marinoan glaciation為題于12月12日在線發表在《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences USA）。beat365地空學院博士後黃康俊（現任職于西北大學）為文章的第一作者，沈冰研究員為文章通訊作者，研究生郎鹹國、馬浩然協助完成論文的野外和實驗室工作。美國華盛頓大學Fang-Zhen Teng博士、弗吉尼亞理工大學Shuhai Xiao博士、貴州大學付勇博士以及路易斯安那州州立大學的Yongbo Peng博士參與了該項研究。該項研究工作得到國家自然科學基金、“青年千人”計劃，以及中國科學院資源地層學與古地理學重點實驗室的資助。