华南奥陶纪铁质沉积标识古气候重要转折

显生宙鲕铁岩是全球沉积型铁矿的重要组成部分，因特殊的经济价值、古环境及构造指示意义而受到关注。在气候指示意义上，显生宙鲕铁岩被认为与温暖热带–亚热带气候相关。但是，奥陶纪鲕铁岩广泛分布于中欧、地中海、北非等古高纬冈瓦纳地区，常发育在凉水型沉积中或与凉水动物群伴生，与其他地史时期鲕铁岩指示的温暖热带–亚热带气候存在矛盾的现象，尚未得到解释。

近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员栾晓聪与研究员吴荣昌和詹仁斌，联合加拿大多所大学的科研人员，对发育在华南中–上奥陶统的一套鲕铁岩开展研究。

前期研究发现，这套鲕铁岩发育在潟湖环境中，是奥陶纪鲕铁岩中较少见的暖水类型；同期铁质鲕粒沉积和铁质微生物岩发育在较凉水环境中。这套具备不同水温和沉积环境梯度的铁质沉积，为多学科研究和综合阐明奥陶纪铁质沉积环境背景提供了独特窗口。

研究显示，全球鲕铁岩与上升流分布的区域存在重叠，其丰度变化与全球氧同位素正偏记录存在对应关系，在中奥陶世达瑞威尔期的增加可能标志着奥陶纪气候从温室向冰室的转变。为解释这一现象，研究提出鲕铁岩的形成并非由水温控制，而与微生物活动及冈瓦纳大陆频繁冷水入侵引发的上升流相关。活跃的上升流将深海缺氧富铁海水带入表层，丰富的微生物促进铁氧化物沉淀，即“微生物铁质工厂”，这一解释得到了超微结构观察以及铁同位素证据的支持。

上述研究将这一气候转型机制类比于新生代蒙特雷事件，强调上升流强化对全球气候变化的响应。这一成果解释了全球同期鲕铁岩在冈瓦纳周缘冷水区域广泛分布的机制，其所指示的上升流强度变化可能代表达瑞威尔期冰盖的初步形成，从沉积学角度支持了该时期为奥陶纪气候关键转折期。同时，作为生物、矿物和气候共演化的案例研究，该成果为理解奥陶纪生物大辐射的环境背景提供了新视角。

相关研究成果在线发表在《地质学》（Geology）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等的支持。

论文链接

奥陶纪鲕铁岩丰度变化及与海洋古温度趋势对比

华南中–晚奥陶世铁质沉积的古地理分布与沉积模式示意图