近日，《美国科学院院刊》发表最新文章，通过对1.83亿年前海洋生物大灭绝期间的石灰岩进行铀同位素分析，发现当时全球海洋缺氧区域急剧扩张，至少占海底面积的6%到8%，相当于现代海洋缺氧区域的28到38倍。这项研究利用先进的铀同位素分析技术，揭示了T-OAE期间海洋缺氧的严重程度，为远古海洋缺氧事件提供了新的思路和方法，也为人类活动导致的海洋缺氧问题敲响了警钟。
研究人员通过对石灰岩进行铀同位素分析，发现1.83亿年前T-OAE期间全球海洋缺氧区域至少占海底面积的6%到8%，相当于现代海洋缺氧区域的28到38倍。
自然界中的铀元素主要有两种同位素，沉积物中铀同位素的亲和力变化可以反映海水中的溶解铀比例，从而揭示全球海洋环境的变化。
研究发现T-OAE的规模和持续时间与当今人类活动导致的全球变暖和海洋缺氧存在惊人的相似之处，提醒人类需采取有效措施减少温室气体排放。
近日
《美国科学院院刊》
发表
最新文章，
通过对
1.83亿年前
海洋生物大灭绝
（T-OAE）期间
的石灰岩
进行
铀同位素分析，
发现
铀同位素
比值明显偏低，表明当时
全球海洋缺氧区域急剧扩张
，全球海洋缺氧区域至少占海底面积的6%到8%，相当于现代海洋缺氧区域的28到38倍。
大规模的海洋缺氧会导致海洋生态系统崩溃。该
研究为远古海洋缺氧事件提供了新的思路和方法，也为人类活动导致的海洋缺氧问题敲响了警钟。
约1.83亿年前的早侏罗世托阿尔阶时期，
全球碳循环扰动，伴随着大规模火山活动、二氧化碳等温室气体排放、全球气候变暖、海洋酸化、海洋氧气含量骤降，
引发海洋生态系统崩溃，造成大量海洋生物灭绝
（T-OAE）。
以往研究主要依赖于富含有机质的黑色页岩，但这种岩石易受局部环境影响，难以准确反映全球海洋缺氧的程度。
缺乏可靠的替代指标来定量评估T-OAE期间全球海洋缺氧的规模。
自然界中的铀元素主要有两种同位素：
²³⁸U 和 ²³⁵U。
铀的两种主要存在形式：
可溶的六价铀 [U(VI)] 和不溶的、易于与颗粒物结合的四价铀 [U(IV)]。
海水中的溶解铀主要以 U(VI) 形式存在，并且²³⁸U 和 ²³⁵U 的比例相对稳定。
当海洋缺氧时，海水中的 U(VI) 会被还原成 U(IV)，并优先从海水中去除，沉积到海底沉积物中。因此，
沉积物对 ²³⁸U 的亲和力略高于 ²³⁵U，因此，海洋缺氧会造成海水和碳酸盐沉积物中 ²³⁸U/²³⁵U 的比值发生变化
，可以准确地反映全球海洋环境变化。
为
了更准确地评估T-OAE期间全球海洋缺氧的规模，研究人员将目光投向了海洋碳酸盐岩，
采用先进的铀同位素分析技术，
对意大利南部的
形成于 T-OAE 时期
石灰岩，
使用多接收器电感耦合等离子体质谱仪 (MC-ICP-MS) 对提取出的铀元素进行同位素比值（²³⁸U/²³⁵U）的精确测定。
利用地球化学模型，根据铀同位素比值的差异，推断出 T-OAE 期间海洋的缺氧程度。
研究结果发现
T-OAE 期间的石灰岩样品中 ²³⁸U/²³⁵U 的比值相较于现代海水明显偏低，表明当时海洋缺氧程度显著高于现代，
当时全球海洋缺氧区域急剧扩张。
根据模型计算，T-OAE 期间
，全球海洋缺氧区域至少占到了海底面积的6%到8%，相当于现代海洋缺氧区域的28到38倍。
T-OAE的规模和持续时间与当今人类活动导致的全球变暖和海洋缺氧有着惊人的相似之处。自工业革命以来，人类活动释放的二氧化碳总量已经达到了T-OAE期间释放量的12%，而时间跨度却不到其0.035%。这意味着，如果人类不采取有效措施减少温室气体排放，未来海洋将面临更加严重的缺氧威胁，甚至可能引发新一轮的海洋生物大灭绝。
这项研究
首次利用碳酸盐岩的铀同位素数据，定量估算了T-OAE期间全球海洋缺氧的规模，为研究古代海洋缺氧事件提供了新的思路和方法。
论文信息：
Mariano N. Remírez et al. Carbonate uranium isotopes record global expansion of marine anoxia during the Toarcian Oceanic Anoxic Event. PNAS, June 24, 2024, 121(27), e2406032121.
https://doi.org/10.1073/pnas.2406032121
