雪球地球冰化后的新海洋硫循环模型

Sturtian Snowball地球冰河(约717-6.6亿年前)代表了地球历史上最严峻的冰室气候。地质证据表明，在这种冰川作用期间，冰盖扩展到了低纬度地区，并且模型模拟表明全球冰冻的海洋以及水文循环的长期关闭。“雪球地球”假说提出，斯图里亚斯全球冰川活动是由清除大气CO 2的强烈风化直接触发的，而全球冻结条件则是由极高的大气CO 2终止的水位(目前大气水平的约350倍)，这是由合冰火山喷发持续了数千万年。脱冰是一个持续数百至数千年的突变过程，向温室条件的急剧转变伴随着极高的风化率，并随之扰动了海洋中的硫循环。

斯图尔特冰川作用后海洋硫循环的异常扰动暗示着全球间冰期沉积物中的同位素超重沉积黄铁矿(FeS 2)在世界范围内沉淀。在经典的硫循环框架中，与海水硫酸盐相比，黄铁矿是沉积物中主要的硫化物矿物，在34 S中总是被消耗掉，因为还原硫酸盐的微生物优先利用32S富集硫酸盐以生成硫化物。然而，黄铁矿硫同位素数据的汇编显示，在斯图尔特冰川形成后，该值极高(高达+ 70%，明显高于同期的海水硫酸盐值)。尽管在其他地质时期也曾报道过超重黄铁矿，但斯图尔特冰川形成后的低温冰晶间期是全球范围内约1000万年来唯一形成超重黄铁矿的时间。传统的理论硫循环模型不能令人满意地解决超低温黄铁矿在低温间冰期间隔中的长期和全球性发生。

Lang博士和他的同事们提出了一种新颖的硫循环模型，该模型结合了挥发性有机硫化合物(VOSC)来解释Sturtian冰川作用后全球发生的超重黄铁矿。他们进行了详细的岩石学观察，并从南方大唐坡组的冰山相间冰期沉积物中获得了超重黄铁矿的黄铁矿含量和硫同位素数据。来自华南地区的岩石学和地球化学数据都表明，冰晶系间冰期海洋主要是硫化物(缺氧和H 2S丰富)。在硫化条件下，硫化物甲基化可能会普遍产生挥发性有机硫化合物(VOSC)。由于VOSC相对于海水硫酸盐而言总是具有较低的硫同位素值，因此连续VOSC排放会提高硫化海水中残留硫的硫同位素，从而导致海水的垂直同位素梯度和海床附近/处的超重黄铁矿沉淀。

他们的发现表明，超重的黄铁矿的形成需要高的微生物硫酸盐还原率和VOSC形成速率，以便维持这种异常的海洋硫循环扰动。由于有机物和硫酸盐是这些反应的先决条件，因此约1000万年的超重黄铁矿的发生可能暗示着斯图尔特冰川形成后持续的高初级生产力和强烈的化学风化作用。这些发现增进了我们对雪球地球事件和古代海洋硫 循环的理解。

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