侏罗纪早期(大约183Ma)甲烷/二氧化碳等温室气体效应引起了全球范围内的碳同位素负漂移（negative carbon isotope excursion: CIE）现象。然而，局部范围的碳循环过程对当时碳同位素负漂移的影响，虽有提及但缺少明确的实例研究。针对这一问题，德国图宾根大学王云峰博士生及其合作者通过报道德国西南地区Dotternhausen钻孔样品的主微元素和碳氧同位素特征，识别出以下地球化学现象：(1) Dotternhausen早侏罗世CIE剖面呈现明显的氧化还原敏感元素（Mo,U 和V）的富集（图1）; (2) Dotternhausen早侏罗世CIE剖面存在两阶段有机和无机碳储库的解耦（δ13Ccarb-δ13Corg decoupling）（图2）。
图1 Dotternhausen早侏罗世剖面 Mn, Mo, U 和 V 元素的自生富集. aryl isoprenoid (绿硫细菌标志物)含量引自于Schwark &Frimmel (2004). 灰色虚线代表相应的上地壳参考值（McLennan, 2001）。
图2 Dotternhausen早侏罗世剖面δ13Ccarb, δ13Corg, Δ13C (Δ13C = δ13Ccarb − δ13Corg) 和 δ18O的分布状况. arylisoprenoid (绿硫细菌标志物)含量引自于Schwark & Frimmel (2004). 红色弧线代表理论上的早侏罗世碳同位素飘移的趋势。
通过结合已经发表的Dotternhausen早侏罗世CIE样品绿硫细菌的生物标志物含量的变化得到以下结论（图3）：(1) Dotternhausen早侏罗世CIE的黑色页岩沉积在氧化还原分层的局限海洋盆地中;(2) 第一阶段的δ13Ccarb-δ13Corg解耦对应于初级生产者—绿硫细菌繁盛的初期阶段。绿硫细菌通过生物新陈代谢固定重碳同位素的CO2进行碳循环，从而合成重碳同位素的有机质，最终形成微弱正漂移的δ13Corg记录; 与此同时，增强的硫酸盐还原菌的作用（水体中）促进了微弱负漂移的δ13Ccarb记录; (3) 第二阶段的δ13Ccarb-δ13Corg解耦对应于第两次的局部碳循环过程：繁盛的初级生产者—绿硫细菌扰动和早期成岩作用。增强的绿硫细菌作用促使了δ13Corg 正飘移和δ13Ccarb负飘移的程度；除此之外，硫酸盐还原菌引起的早期成岩作用（沉积物中）再次扩大了δ13Ccarb负飘移。
图3 早侏罗世碳同位素负飘移时期Dotternhausen沉积环境中与绿硫细菌逐步演化相关的海水氧化还原的变化。A：绿硫细菌繁盛的初始阶段；B：绿硫细菌的繁盛阶段和早期成岩作用
该项研究成果发表在国际地学期刊GEOBIOLOGY上。
*Wang, Y., Ossa Ossa,F., Wille, M., Schurr, S., Saussele, M.E., Schmid‐Röhl, A. and Schoenberg, R., Evidence for local carbon-cycleperturbations superimposed on the Toarcian carbon isotope excursion. Geobiology. https://doi.org/10.1111/gbi.12410.
参考文献：
McLennan S M. Relationships between the trace element composition of sedimentary rocks and upper continental crust[J]. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2001, 2(4).Schwark, L.,& Frimmel, A. (2004). Chemostratigraphy of the PosidoniaBlack Shale, SW‐Germany. Chemical Geology, 206, 231–248.
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