全球范圍內上寒武統排碧階地層中普遍記錄了一次碳酸鹽巖穩定碳同位素（δ13Ccarb）正向漂移事件，即SPICE（Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion）事件。對于SPICE事件的成因，研究學者普遍認為是由于在廣泛的大洋缺氧/缺氧硫化條件下有機質埋藏增加所致，但這種認識也一直存在較大的爭議。如圖1所示，發現在全球區域等時沉積地層中殘余有機質（干酪根）也同時富集重的穩定碳同位素（δ13Corg），驅動這種協同變化的可能機制仍需進一步探究。
圖1. 全球可對比的SPICE事件分布(a) 及同位素（δ13Ccarb /δ13Corg）漂移特征(b)
中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室、深地科學卓越中心博士生王浩哲在導師廖澤文研究員和程斌副研究員指導下，選取新疆塔里木盆地英東2井和中深1井上寒武統沉積地層探討其SPICE事件記錄特征，發現有機/無機穩定碳同位素協同正向漂移的同時伴隨有一次有機質穩定氫同位素組成（δDorg）的負向漂移。經過調研古環境及地質歷史上生物固碳機制與古氣候變化的關系，研究人員提出該事件期間pCO2逐漸降低，同時pO2突然增加可能會誘發一些浮游生物通過CCMs（CO2 Concentrating Mechanisms）機制利用海水中HCO3–（富集13C、虧損2H）進行光合作用合成有機質，從而導致圖2最右側耦合的同位素變化特征（δ13Ccarb /δ13Corg/δDorg）。
圖2. SPICE事件期間CCMs主導的光合作用約束的耦合碳氫同位素協同變化
該研究成果近期由地球科學領域主流期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology和Marine and Petroleum Geology在線發表。該研究得到國家自然科學基金面上項目和中國科學院A類戰略性先導科技專項資助。
文章信息：
論文1：Wang H Z（王浩哲）, Deng Q（鄧倩）, Cheng B（程斌）, Zhang H Z（張海祖）, Liao Z W（廖澤文）, Peng P A（彭平安）. Synchronous positive δ13Ccarb and δ13Corg excursions during 497–494 Ma: From a CO2 concentrating mechanism dominated photosynthesis? Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2022, 602: 111160.
論文2：Wang H Z （王浩哲）, Zhao G Y（趙冠宇）, Cheng B（程斌）, Zhang H Z（張海祖）, Liao Z W（廖澤文）. Molecular record of the SPICE event in well YD2, Tarim Basin: Insights from catalytic hydropyrolysis of kerogens. Marine and Petroleum Geology, 2023, 148: 106038.
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