黃鐵礦化是一種常見的化石保存方式,其形成條件仍有待進(jìn)一步的研究。藍(lán)田生物群中保存有立體和半立體兩種保存形式的丘爾藻化石(Chuaria sp.),它們賦存于藍(lán)田組不同層位的黑色頁巖中。近期,中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所博士關(guān)成國、研究員周傳明等對(duì)兩類丘爾藻化石及其賦存的巖石進(jìn)行了詳細(xì)的化石結(jié)構(gòu)、巖石學(xué)、總有機(jī)碳(TOC)、總硫(TS)和黃鐵礦硫同位素(δ34Spy)等研究,對(duì)藍(lán)田生物群化石的黃鐵礦化形成條件進(jìn)行了探討。
研究結(jié)果表明,立體保存和半立體丘爾藻化石均由黃鐵礦、有機(jī)質(zhì)和粘土礦物組成。盡管組成成分相同,兩類化石及其賦存圍巖存在明顯的差別。(1)相對(duì)于半立體化石,立體化石具有更高的黃鐵礦含量。(2)立體化石賦存的巖石的TOC和TS的含量分別為1.9%—5.0%(平均3.6%)和2.7%—7.1%(平均4.9%);半立體化石的TOC和TS分別為4.6%—10.4%(平均7.9%)和3.6%—6.8%(平均5.3%),兩者具有相似的TS含量,但是TOC差異大。(3)TOC—TS圖解表明半立體化石形成于完全缺氧硫化的水體之中,而立體化石則保存于非硫化的水體之中。(4)立體化石賦存巖石δ34SPy為-25.7‰—4.0‰(平均-18.6‰),半立體化石賦存巖石δ34SPy相對(duì)較高,位于-19.2‰和-2.0‰之間(平均-10.9‰)。
綜合上述證據(jù),推斷含量較低的有機(jī)質(zhì)、豐富的活性鐵和硫酸根供給有利于化石的黃鐵礦化。當(dāng)沉積物有機(jī)質(zhì)含量較低時(shí),硫酸鹽還原細(xì)菌優(yōu)先作用于生物遺體,在其周圍和內(nèi)部形成硫化氫富集區(qū),硫化氫與活性鐵迅速地結(jié)合并導(dǎo)致生物遺體廣泛的黃鐵礦化。有機(jī)物含量的增高,引發(fā)沉積物中的硫酸鹽還原作用增強(qiáng),消耗大量的硫酸根和活性鐵,進(jìn)一步導(dǎo)致硫酸鹽還原作用在沉積物中的深度降低,并最終導(dǎo)致化石黃鐵礦化程度降低。由于黃鐵礦相對(duì)于有機(jī)質(zhì)和粘土礦物更能抵抗后期的壓實(shí)成巖作用,黃鐵礦含量的差異最終導(dǎo)致了不同保存形式的丘爾藻化石。因此,藍(lán)田生物群中化石不同程度的黃鐵礦化可能反映了沉積物有機(jī)質(zhì)或底層水氧化還原環(huán)境的差異。
該成果已在《三古》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)上在線發(fā)表。此項(xiàng)研究得到中科院、國家自然科學(xué)基金委、地層學(xué)與古地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和江蘇省科技廳資助。
論文相關(guān)信息:Guan, C., Wang, W., Zhou, C., Muscente, A.D., Wan, B., Chen, X., Yuan, X., Chen, Z. and Ouyang, Q. Controls on fossil pyritization: Redox conditions, sedimentary organic matter content, and Chuaria preservation in the Ediacaran Lantian Biota. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.

丘爾藻化石能譜圖,立體化石面掃 (A-D)和線掃(I);半立體化石面掃 (E-H)和線掃(J)

藍(lán)田巖芯柱狀圖以及Chuaria賦存層位的總有機(jī)碳、總硫和黃鐵礦硫同位素
