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新元古代成冰纪冰期事件是地质历史时期全球性的极端寒冷事件（又称作“雪球地球”事件），其与显生宙的冰期存在明显的不同，主要表现为巨大的冰川发育规模可延伸至中、低纬度地区以及短时间内异常剧烈的气候变化（张启锐等，2002）。全球性冰期事件对早期生命产生了显著影响，大多数真核生物在该事件中死亡或绝灭（Hoffman et al.，1998），冰期结束后的埃迪卡拉纪出现了宏体藻类和后生动物快速演化辐射（如Yuan Xunlai et al.，2011；Chen Zhe et al.，2019），而生物在这次冰期事件中是如何演化和过渡的还不清楚（袁训来等，2023）。分子生物学研究显示真核藻类直到成冰纪才开始成为主要生产者（Brocks et al.，2017），其他化石资料也表明有部分真核生物度过了这次冰期事件，它们残存在条件相对适宜的“避难所”（refugia）（Hoffman，2016），但是这些化石记录主要局限在微体化石材料方面，而且部分化石的时代、属性解释还存在较大争议（如Macdonald et al.，2013; Antcliffe，2013; Dalton et al.，2013; Riedman，2014）。Ye Qin et al.（2015）首次报道了华南成冰纪南沱组黑色页岩夹层中保存丰富的底栖宏体藻类化石（宋洛生物群），并且识别出了与埃迪卡拉纪宏体藻类形态相似的化石类型，这为理解生物在这次极端冰期事件中幸存机制，尤其是与当时古海洋环境和气候背景关系提供了绝佳的材料。
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泥页岩通常可以保留较丰富的古海洋化学和古气候信息，而成冰纪地层以粗碎屑岩为主，泥页岩分布有限。在前期对华南扬子北缘南华纪地层野外调查中，在南沱组中发现了多套泥页岩夹层（安志辉等，2014，2021; Hu Jun et al.，2020）。本文选取湖北神农架地区宋洛剖面南沱组中的含化石页岩，以及秭归青林口剖面南沱组中泥岩夹层为研究对象，通过对比不同细碎屑岩夹层之间的地球化学特征，解析宋洛生物群时期的环境背景（海洋氧化还原状态、盐度等），为深入理解新元古代全球性冰期背景下生命避难机制提供参考。
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1 地质背景
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研究区位于扬子板块北缘（图1a），神农架地质体总体呈现为一个面积~1800 km2的构造穹窿，其核心为中元古界神农架群，为该地区出露最老地层，构成古老基底，新元古代和显生宙地层则围绕神农架群由老自新呈环状分布（Qiu Xiaofei et al.，2011; 李怀坤等，2013）（图1b）。相邻的黄陵地块拥有扬子板块最古老基底的变质岩系，以古老变质地层崆岭群和黄陵花岗岩为核心（Gao Shan et al.，1999; Qiu Xiaofei et al.，2000），外部环绕着新元古代及其后期地层（图1b）。
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宋洛剖面出露于湖北省神农架林区松柏镇—宋洛乡公路上，剖面起点坐标为N31°41′7.4″，E110°35′56.2″。该剖面南沱组中发育了包括黑色页岩、粉砂质泥岩等多套细碎屑岩夹层，对于该剖面南沱组岩性组合和沉积环境分析，以及层位归属问题已开展了深入探讨（Hu Jun et al.，2020; 安志辉等，2021），本文不再赘述。青林口剖面位于黄陵背斜西南缘，是埃迪卡拉纪和成冰纪地层的经典剖面（安志辉等，2014）。剖面沿公路出露，连续完整，采样地点坐标为N30°47′49″，E110°55′25″。南沱组自底向上7.7 m处开始发育一套灰绿色—紫红色泥岩，共5.9 m厚，剖面描述详见安志辉等（2014）。
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对“宋洛生物群”产出层3 m厚的黑色页岩开展了系统采样（图2a），共采集样品23件。对青林口剖面南沱组5.9 m厚泥岩夹层采集样品25件（图2b）。对所采样品进行了铁组分、主微量元素和总有机碳（TOC）含量分析。
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图1 华南和研究区地质简图及剖面位置图（据Ye Qin et al.，2019修改）
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Fig.1 Geological schematic map for South China and location of study sections (modified from Ye Qin et al., 2019)
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（a）—华南大地构造分区及研究区位置（图中方框处）；（b）—区域地质简图及研究剖面位置
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(a) —geotectonic subdivision of South China and location of the study area (box in the figure) ; (b) —regional geological schematic map and location of study sections
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2 研究指标
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2.1 铁组分
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海洋中铁的价态和赋存形式与海水的氧化还原环境密切相关。沉积物中铁根据是否可与H2S气体反应分为活性铁（FeHR）和非活性铁（FeU）。在缺氧环境下，活性铁较为富集，表现为FeHR/FeT ＞ 0.38（FeT为总铁）；氧化环境沉积物则表现为低的活性铁含量，即FeHR/FeT ＜ 0.38；对于古老的样品，由于可能存在活性铁在沉积过程中向非活性铁的转化，常用FeHR/FeT＜0.22指示氧化水体环境，介于0.22~0.38之间可能指示缺氧也可能指示氧化（Poulton and Canfield，2011）。在硫化环境（即水体中存在活性的H2S）中，活性铁可以与H2S结合形成黄铁矿进入沉积物。因此，硫化环境沉积物表现为高的黄铁矿铁（Fepy）与高度活性铁比值＞0.7~0.8，缺氧铁化环境沉积物则相反（Li Chao et al.，2010；Alcott et al.，2020）。这两个铁组分比值指标（FeHR/FeT和Fepy/FeHR）已经被广泛应用于现代、显生宙以及前寒武纪海相沉积物及碎屑岩的沉积水体的氧化还原状态重建研究中（Lyons and Severmann，2006; Poulton et al.，2010）。
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图2 扬子北缘研究剖面及泥页岩夹层野外照片
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Fig.2 Stratigraphic logs of study sections in northern margin of Yangtze Block and photos of shale interlayer
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（a）—宋洛剖面；（b）—青林口剖面；（c）—宋洛剖面南沱组黑色页岩夹层野外露头照片；（d）—宋洛生物群照片；（e）—青林口剖面南沱组灰绿色泥岩夹层野外露头照片
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(a) —Songluo section; (b) —Qinglinkou section; (c) —black shale interlayer in Nantuo Formation at Songluo section; (d) —Songluo biota; (e) —greyish green mudstone interlayer in Nantuo Formation at Qinglinkou section
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2.2 氧化还原敏感性微量元素
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氧化还原敏感元素（U、Mo、V）在不同氧化还原环境中具有不同的行为：在氧化环境中通常为可溶的、高价态，而在缺氧、尤其是硫化环境中，则为难溶的、低价态，往往被有机或无机颗粒或者硫化物的复合物吸附，或者以复杂络合物的形式进入沉积物中（Tribovillard et al.，2006）。这三种元素在上地壳中的平均含量很低（Mo: 1.1 μg/g; U: 2.7 μg/g; V: 97 μg/g）（Rudnick and Gao Shan，2014），因此，沉积物中碎屑来源的占比一般较少。为了校正碎屑物质的贡献和其他自生成分的稀释作用，通常使用沉积物中元素含量相对于其在上地壳中含量的富集程度来代表该元素的富集系数，即XEF =（X/Al）样品/（X/Al）上地壳。需要指出的是，它们在沉积物中的富集情况除了受水体的氧化还原状态影响外，还会受到区域海水中该元素背景值的控制（Algeo and Lyons，2006; Algeo and Rowe，2012; Little et al.，2015）。
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2.3 总有机碳（TOC）和P/Al
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有机碳作为有机质最主要的组成成分，是最能直接反映海洋初级生产力水平的一项指标（Canfield，1994）。因为TOC是初级生产力经过氧化降解后的产物，利用TOC精确评价古海洋系统初级生产力水平虽然存在很多不确定性，但其仍能一定程度地反映表层生产力的波动情况。P是生命活动的关键营养元素，其含量常用作指示古生产力的地球化学指标，在实际使用时通常用P/Al比值去除来自陆源碎屑的影响（Jin Chengsheng et al.，2020）。
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2.4 化学蚀变指数（CIA）
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岩石化学风化速率强度与其所处的气候和温度密切相关，泥页岩的化学蚀变指数（CIA）通常被用来反演其源岩所经历的化学风化强度，进而帮助恢复指示源区的古气候条件（Price and Velbel，2003）。
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其中CaO*为陆源碎屑硅酸盐矿物中的CaO，计算公式为：摩尔CaO*=摩尔（CaO-P2O5×10/3）。较老的地质样品在成岩过程中容易发生K的交代变质作用，从而导致样品中K含量升高，所以通过上述公式计算的CIA常需要借助A-CN-K三角图进行校正换算（Yan Detian et al.，2010）。
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2.5 古盐度指标
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盐度是水体重要的化学属性之一，海水中的硼元素（B）含量远高于陆地淡水输入，且通常与盐度呈显著正相关（Wei and Algeo，2020）。海水中的B容易被沉积物中的黏土矿物等吸附，使其含量升高，因而沉积于纯海相的细碎屑岩通常具有较高的B含量。镓元素（Ga）和B同属于第三主族，但是由于较低的溶解度，海水中的Ga往往容易在河口沉积而被移除，使得细碎屑岩的Ga含量主要受控于陆源物质。因此海相细碎屑岩中B和Ga之间的相对关系（即硼镓比，B/Ga）可以用来评估古海水盐度。B/Ga＜3指示淡水相，3~6指示半咸水相，＞6指示海水相（Wei and Algeo，2020; 魏巍等，2021）。
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3 实验分析方法
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对于各种形态铁的提取，本文利用的是Poulton and Canfield（2005）提出的目前最常用的程序萃取定量碳酸盐铁（Fecarb）、氧化/氢氧化铁（Feox）和磁铁矿铁（Femag）的方法，使用原子吸收光谱（AAS）测试铁含量，线性范围在0~4×10-6之间，分析精度优于5%。运用铬还原-硝酸银沉淀法将样品中黄铁矿中的S转化为Ag2S沉淀（Canfield et al.，1986），通过黄铁矿Fe2S和硫化银Ag2S的化学计量关系计算出样品中黄铁矿铁含量（Fepy）。每组实验包含10个待测样品和1个纯黄铁矿标准样品以保证实验回收率，每组实验的回收率要求超过90%，否则需重新进行实验。铁组分测试在生物地质与环境地质国家重点实验室完成。
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TOC测定使用酸解法。称量酸解前和酸解后的质量，使用北京万联达信科CS-902高频红外射线碳硫分析仪测试酸解后样品的碳含量。依据对应的计量关系计算出酸解前样品中有机碳含量。TOC测试在生物地质与环境地质国家重点实验室完成。
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主微量元素的分析包括化学前处理和仪器分析两个部分。使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪（ICP-OES）和X射线荧光光谱分析（XRF）测试主量元素。采用ICP-OES测试，前处理使用HNO3和HF酸解样品，ICP-OES测试精密度优于2%。使用X射线荧光光谱分析（XRF）测量主量元素，前处理采用熔片法，对制备的玻璃片进行主量元素分析，精度优于1%。
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硼元素采用瑞利AES-7200地质样品专用发射光谱仪完成测试，含量的分析精度优于±10%。微量元素使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测试，通过分析国际标准物质GSD-3、GSD-14、GSD-7a、GSD-6判断样品测试的准确度和重复性，分析精度优于±5%。主微量元素及硼元素测试在中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心和生物地质与环境地质国家重点实验室完成。
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4 结果
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4.1 铁组分及氧化还原敏感元素数据
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所有地球化学数据见表1。宋洛剖面样品的总铁含量（FeT）介于1.2%~5.1%之间，平均为1.8%，青林口剖面的总铁含量在3.8%~6.1%之间，平均为4.9%（图3），所有样品总铁含量均高于评判铁组分指标是否适用的参考值（Clarkson et al.，2014）。宋洛剖面南沱组含“宋洛生物群”化石黑色页岩夹层样品的FeHR/FeT比值介于0.2~0.6之间，Fepy/FeHR均小于0.7，多数接近于0；微量元素Mo、V、U相对于上地壳的富集系数大致介于1~4之间，其中MoEF为0.8~4.0，VEF为1.2~1.7，UEF为1~3.2（图3a）。青林口剖面南沱组不含化石灰绿色泥岩夹层中绝大部分样品的FeHR/FeT比值都小于0.22，少量位于0.22~0.38之间，且Fepy/FeHR几乎为0，Mo、V、U元素相对于上地壳平均值均小于1，其中MoEF为0.2~0.3，VEF为0.7~1.1，UEF为0.4~0.8（图3b）。
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4.2 化学风化指数CIA、古盐度及生产力相关数据
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宋洛剖面南沱组黑色页岩的CIA实测值分布在59~71之间，平均值约为67，古盐度指标B/Ga比值分布在6.3~9范围内，平均7.4。青林口剖面灰绿色泥岩的CIA值主要分布在60~68之间，平均值约为62，B/Ga值范围在2.4~5.6，平均值为3.6。
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图3 宋洛剖面（a）和青林口剖面（b）南沱组中细碎屑岩夹层地球化学特征（图中垂直虚线代表铁组分和微量元素的关键阀值）
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Fig.3 Geochemical characteristics of the shale interlayer in Nantuo Formation at Songluo section (a) and Qinglinkou section (b) (the vertical dashed lines represent key thresholds for iron components and trace elements)
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续表1
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宋洛剖面黑色页岩夹层中的TOC含量普遍偏高，介于1.9%~5.5%之间，平均值为4.1%。P含量在292~3395 μg/g之间，平均值1275 μg/g，而P/Al比值为41~457，平均值为173。青林口剖面南沱组灰绿色泥岩夹层中TOC整体含量低，为0.03%~0.16%，平均值为0.06%。P/Al比值为77~102，与上地壳平均水平接近。
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5 讨论
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5.1 水体氧化还原状态
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在利用铁组分开展水体氧化还原判别之前，需要判断成岩作用和后期风化作用对样品铁组分的影响。变质作用常造成活性铁向低活性铁转化从而导致FeHR/FeT普遍减小，并伴有“假”氧信号，尤其是在含碳酸盐矿物较多的样品中（Slotznick et al.，2018）。这在我们的样品中不太可能发生，因为在露头和手标本上都没有看到明显的变质作用，并且采集的样品主要是以硅酸盐矿物为主，几乎不含碳酸盐矿物。此外，露头样品由于风化作用导致黄铁矿氧化，Fepy/FeHR趋于降低。可以采用Fepy/FeHR与Feox/Fepy是否存在负相关性这一指标来评估风化作用对样品的影响。如图3所示，宋洛剖面和青林口剖面样品中Fepy含量都非常低，尽管宋洛剖面Fepy/FeHR与Feox/Fepy显示有中等程度相关性（图4a），指示可能受到一定的后期风化作用影响，但是总体较低的Fepy以及微弱的Mo、U、V富集程度都指示非硫化的水体环境。此外，最新研究表明不同气候背景下风化强度对活性铁通量有明显控制作用（Wei et al.，2021），通常利用化学风化指数（CIA）与FeHR/FeT相关性来判断这一因素对铁组分的控制。如图4b所示，宋洛剖面和青林口剖面样品的CIA与对应的FeHR/FeT均没有明显相关性，因此可以排除区域风化对铁组分的影响。
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宋洛剖面黑色页岩样品FeHR/FeT比值大多数落在0.22~0.38区间内（图3a和图4c），指示底水可能是次氧化状态。Fepy/FeHR均小于0.7，表明有少量黄铁矿的形成。FeT/Al比值较为亏损（＜0.5，平均为0.3），表明铁在原地沉积后并未发生再活化以及硫化再富集效应（Lyons and Severmann，2006），这与铁组分的重建结果一致。微量元素Mo、V、U相对于上地壳仅显示出微弱的富集。上述特征指示宋洛剖面的黑色页岩可能形成于贫氧为主的水体环境，而孔隙水则为缺氧的状态，这解释了低的FeHR/FeT、有限的黄铁矿形成和微弱的Mo、U、V富集。青林口剖面南沱组灰绿色泥岩中几乎所有样品的FeHR/FeT＜0.22且Fepy/FeHR几乎为0（图3b和4c），这表明底层水保持持续稳定的氧化状态。值得注意的是，青林口剖面的总铁含量明显偏高（3.8%~6.1%，平均为5%）。考虑到青林口剖面FeHR/FeT比值较低，较高的总铁含量主要为非活性铁（即硅酸盐矿物铁），这表明青林口剖面更加接近于陆地和河口，相对于宋洛剖面可能拥有更强的水动力条件，且受陆源碎屑供给和堆积的影响大于宋洛剖面。由此推断，相对平静的水动力环境可能对宋洛生物群的分布起到较为重要的作用。青林口剖面Mo、V、U元素相对于上地壳平均值均显示不富集的特征，也符合氧化水体环境的特征。宋洛剖面和青林口剖面南沱组中不同泥页岩夹层的氧化还原环境具有较大差异，表明南沱冰期陆架区海洋氧化还原环境具有显著的差异性。
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图4 宋洛剖面和青林口剖面南沱组样品Fe组分指标成因判断
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Fig.4 Iron-speciation parameters of samples in Nantuo Formation at Songluo section and Qinglinkou section
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（a）—Fepy/FeHR与Feox/Fepy相关图；（b）—CIA与FeHR/FeT相关图；（c）—铁组分氧化还原判别图（据Li Chao et al.，2010; Poulton and Canfield，2011修改）
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(a) —crossplot of Fepy/FeHR versus Feox/Fepy; (b) —crossplot of CIA versus FeHR/FeT; (c) —crossplot of FeHR/FeT versus Fepy/FeHR (modified from Li Chao et al., 2010; Poulton and Canfield, 2011)
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5.2 古盐度与古生产力恢复
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宋洛剖面和青林口剖面的古盐度重建结果如图3和图5a所示。宋洛剖面黑色页岩夹层中全部样品B/Ga比值均大于经验阈值（B/Ga=6），指示正常海洋的咸水环境。相比之下，青林口剖面南沱组灰绿色泥岩夹层B/Ga值明显较低，属于淡水—半咸水的过渡环境。古盐度B/Ga指标表明宋洛和青林口剖面泥页岩夹层分别形成于不同的水体盐度环境，正常海水盐度中发育宋洛生物群，而淡水—半咸水中缺乏生物。宋洛含化石层黑色页岩可能代表了最大冰消期后稳定的海洋盐度环境，而青林口灰绿色泥岩夹层均指示了一定程度的淡水作用输入，可能与当时冰消期大量的冰川融水注入有关，说明其沉积环境受到冰川消融影响，这也与前文讨论中青林口剖面中明显较高的总铁和非活性铁数据指示一致。
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在现代氧化海洋中，初级生产者产生的新鲜有机质超过90%在沉降过程中被分解。对比各泥页岩夹层TOC含量，表明宋洛地区黑色页岩夹层生产力水平较高，产生的有机质也能够有效沉降到沉积物中。此外，宋洛剖面南沱组黑色页岩中的P含量明显高于上地壳平均水平（新太古代上地壳平均为 87；Taylor and Mclennan，1985），表明磷的有效富集，这与高TOC含量所指示的较高的初级生产力水平一致。相比之下，青林口剖面南沱组灰绿色泥岩夹层整体TOC含量极低，并且几乎没有黄铁矿，表明当时极低的生产力和极低有机质保存。接近上地壳平均水平的P含量也说明当时水体中营养盐相对匮乏。
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5.3 风化源区及风化强度古气候条件
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宋洛剖面泥页岩夹层和青林口剖面泥岩夹层的氧化还原环境、古生产力以及古盐度表现出显著差异性，这可能受当时不同气候环境以及陆源输入作用的影响。本研究对不同夹层开展CIA和物源分析。CIA已被多次应用到新元古代冰期气候研究中（Rieu et al.，2007; Qi Liang et al.，2020），但已发表数据多数来自冰碛岩基质，而非理想的泥页岩材料。本文选取的材料均为粉砂级以下的泥页岩，可以排除沉积分异作用对化学风化指标CIA的影响。
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原岩类型会影响岩石的CIA值及风化趋势线，因此在判断CIA指标前需要考虑物源的影响。TiO2/Zr值可以用来区分风化母岩的基本属性（Hayashi et al.，1997; Li Chao et al.，2020），该比值通常会随着SiO2的升高而降低，其中TiO2/Zr小于55指示风化母岩为长英质酸性火成岩；大于195指示镁铁质基性火成岩；介于55~195之间则指示了二者混合的中性火成岩。本次研究所有夹层样品几乎都分布在长英质酸性火成岩源区，具有较低的TiO2/Zr值（图5b）。另外，La-Th-Sc三角图也进一步指示出研究剖面的风化原岩组成与花岗闪长岩-花岗岩类似（Cullers and Podkovyrov，2000）（图5c），与TiO2-Zr判别图结果相吻合。
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青林口剖面灰绿色泥岩的CIA值主要分布在60~68之间，平均值约为62，整体反映了该层段属于寒冷干燥气候条件下中等—低等化学风化强度的产物。A-CN-K三角图显示青林口剖面大部分样品投影点近似平行理想风化趋势线，而宋洛黑色页岩夹层的所有数据投影在较为集中的区域，未能显示出较为理想的风化趋势线，可能与钾交代作用导致CIA值偏低有关（图5d）。考虑到宋洛剖面南沱组黑色页岩的CIA实测值主要分布在59~71之间，平均值约为67，因此可以推测真实的CIA值会更高，该层段可能是相对温暖气候条件下中等化学风化的产物。
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5.4 南沱组中细碎屑岩夹层沉积环境条件的地球生物学意义
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根据上文对于南沱组中泥页岩夹层氧化还原环境、古盐度、古生产力分析，可以得出宋洛生物群的生长环境为相对温暖湿润气候背景、正常海水盐度且富含营养盐的贫氧海洋环境。中等强度的化学风化为生物避难提供了关键营养盐，正常海水盐度说明生物生存环境没有受到冰川融水的影响，表明当时处于远离冰川的稳定的冰消期环境，这与Hu Jun et al.（2020）通过沉积学分析得出的结论一致。贫氧化的水体环境既为生物幸存提供了基本氧气需求，又为生物体保存提供了有利环境。青林口剖面数据显示其泥岩夹层沉积于稳定的氧化水体条件，但大量冰川融水的注入指示其沉积环境还未脱离冰川沉积体系，且较低的风化作用也限制关键营养盐的输入。这些研究结果表明新元古代全球极端冰期期间仍存在冰消期开阔海域（Ye Qin et al.，2015; Song et al.，2023），且不同区域沉积环境存在较大的差异性；一些区域（如本文研究的宋洛地区）温暖气候、正常海水盐度且富含营养盐的贫氧海洋环境，为复杂真核生命在极端冰期大背景下的延续繁衍和化石的保存提供了有利条件。
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图5 南沱组夹层样品古盐度、风化源区及沉积再循环过程判别
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Fig.5 Salinity, weathering and sedimentary recycling proxies for Nantuo Formation
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（a）—B-Ga分布图；（b）—TiO2-Zr分布图；（c）—La-Th-Sc三角图；（d）—A-CN-K三角图；A—Al2O3；CN—CaO*+Na2O；K—K2O
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(a) —crossplot of B versus Ga; (b) —TiO2 versus Zr; (c) —La-Th-Sc ternary diagram; (d) —A-CN-K ternary diagram; A—Al2O3; CN—CaO*+Na2O; K—K2O
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6 结论
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铁组分和氧化还原敏感元素数据表明，新元古代南沱大冰期期间的冰消期陆架区海洋氧化还原环境具有空间不均一性，保存有“宋洛生物群”的黑色页岩沉积于次氧化水体环境，而无化石保存的青林口泥岩则沉积于稳定的氧化环境。古盐度数据表明成冰纪末期海洋中古盐度存在空间差异性，可能是受冰川融水影响，宋洛生物群更喜正常咸度的海水环境，并能维持较高的初级生产力水平。风化数据表明南沱大冰期背景下的冰消期在不同区域其风化强度不同，中等强度的化学风化提供的丰富营养盐可能为宋洛生物群幸存提供了有利条件。
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我们的研究表明，在新元古代大冰期时期存在复杂真核生命延续繁衍的避难所，为新元古代雪球地球时期生命和环境的协同演化关系提供了重要启示。
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摘要
新元古代成冰纪(南华纪)(720~635 Ma)以全球性冰期事件而闻名。这次冰期事件对早期生命演化产生了显著影响，被认为是生命演化的“过滤器”和“瓶颈”。冰期前后生物对比表明生物演化并未中断，暗示冰期过程中存在生物避难所。扬子板块北缘神农架地区成冰系南沱组中发现了罕见的宏体藻类生物记录——宋洛生物群。为了探究成冰纪全球性冰期背景下，古环境与生物幸存之间的关系，本文对扬子北缘宋洛剖面和青林口剖面南沱组内含化石页岩层和不含化石泥岩层开展了元素地球化学对比研究。结果显示，不含化石泥岩层沉积于半咸水氧化环境，而含“宋洛生物群”化石的页岩层沉积于冰消期末期，当时海洋为正常盐度、次氧化状态，该地区具有相对温暖的气候条件。这可能为“宋洛生物群”在极端冰期下幸存并保存为化石提供了有利条件。该研究也表明新元古代极端冰期事件中的确存在适合复杂生命生存的避难所。
Abstract
The Neoproterozoic Glaciation (Nanhua) period (720 ~ 635 Ma) is globally recognized for its significant glaciation events, which had a profound impact on the early evolution of life. It is widely understood as a critical phase, acting as both a “filter” and a “bottleneck” in the evolutionary process. However, when comparing biological evolution before and after this glacial period, it becomes evident that the process was not completely disrupted. This indicates the existence of biological refuges that provided protection for life during the glaciation period. In the Shennongjia area, situated on the northern margin of the Yangtze Block in South China, an exceptional macroscopic algal biota known as the Songluo biota has been discovered within the Nantuo Formation. To investigate the relationship between paleoenvironment and biological survival against the backdrop of global glaciation, this study conducts a comparative analysis of element geochemistry between fossil shale intercalations and non-fossil mudstone intercalations from the Nantuo Formation at the Songluo section and Qinglinkou section on the northern margin of the Yangtze Block. The results of this study demonstrate that the Songluo biota thrived at the end of the deglaciation period, characterized by normal ocean salinity and suboxic conditions, along with a warm and humid climate in the region. These favorable environmental circumstances likely facilitated the endurance and preservation of fossils for the “Songluo biota” amidst the extreme glaciations. Furthermore, this study provides evidence of the presence of sanctuaries suitable for complex life during the Neoproterozoic extreme glaciation.
Keywords
Cryogenian ； Nantuo Formation ； Yangtze Block ； sedimentary geochemistry ； paleoenvironment
