Abstract Geochemical and paleontological studies suggest that a rapid rise in atmospheric O2 level in the termination of the Marinoan global glaciation (635 Ma) might have triggered the diversification of eukaryotes and caused the deep ocean oxygenation. It is proposed that the Earth’s surface redox condition was directly linked to the marine primary productivity, which represented the only major O2 source before the evolution of land plants. The marine primary productivity was mainly controlled by the bioavailability of macronutrients, phosphorus (P) and nitrogen (N). Thus, reconstruction of ancient P and N cycles can provide direct constraints on marine organic matter production and the redox landscape of the ocean. Previous studies of the Ediacaran Doushantuo Formation in the Yangtze Block, South China, suggested that the Ediacaran marine N cycle was highly dynamic and was characterized by dramatic fluctuations in the intensity of denitrification. However, these studies were mainly focused on sections deposited in the offshore marine environment, and little is known about the N cycle in the nearshore regions. In this study, we report high-resolution organic carbon (δ13Corg) and nitrogen (δ15NTN) isotopes of the Doushantuo Formation at the E-Shan section in the western margin of the Yangtze Block. The Doushantuo Formation at the E-Shan section is composed of alternating deposition of thin bedded sandstone and mudstone, and was deposited in a nearshore delta environment. The δ13Corg profile displays two prominent negative excursions, which are coincident with two positive excursions in δ15NTN. The positive excursion in δ15NTN implies the enhanced denitrification, resulting in the loss of N (nitrate and ammonium). In addition, there are negative correlations between δ15NTN and TOC content and between δ15NTN and δ13Corg. Such relationships suggest that the reduction of N supply would lower primary productivity and accordingly decrease the carbon isotope of dissolved inorganic carbon (δ13CDIC) in the surface ocean. In addition, this interpretation also implies that N-fixation was not active in the nearshore region. We speculate that the muted N-fixation in the nearshore regions could be attributed to the Fe limitation in oxic shallow seawater and general Mo deficiency of the Ediacaran ocean. Thus, our study indicates that the surface ocean productivity and marine redox landscape were coupled in the Ediacaran ocean.

中文翻译：

---

Marinoan雪球地球后的表层海洋硝酸盐限制：来自华南扬子地块西缘埃迪卡拉纪陡山沱组的证据

摘要 地球化学和古生物学研究表明，在马里诺斯全球冰川期（635 Ma）结束时，大气中 O2 水平的迅速上升可能引发了真核生物的多样化并导致了深海氧化。有人提出地球表面氧化还原条件与海洋初级生产力直接相关，海洋初级生产力是陆地植物进化之前唯一的主要 O2 来源。海洋初级生产力主要受常量营养素磷（P）和氮（N）的生物利用度控制。因此，古代P和N循环的重建可以直接限制海洋有机物的产生和海洋的氧化还原景观。华南扬子地块埃迪卡拉纪陡山沱组前期研究, 表明埃迪卡拉纪海洋氮循环是高度动态的，其特征是反硝化强度的剧烈波动。然而，这些研究主要集中在近海海洋环境中沉积的剖面，对近岸地区的氮循环知之甚少。在这项研究中，我们报告了扬子地块西缘峨山剖面陡山沱组的高分辨率有机碳（δ13Corg）和氮（δ15NTN）同位素。峨山段豆山沱组为薄层砂泥岩交替沉积，沉积于近岸三角洲环境。δ13​​Corg 剖面显示两个显着的负偏移，这与 δ15NTN 中的两个正偏移一致。δ15NTN 的正偏移意味着反硝化作用增强，导致 N（硝酸盐和铵）损失。此外，δ15NTN 与 TOC 含量、δ15NTN 与 δ13Corg 之间存在负相关关系。这种关系表明，氮供应的减少会降低初级生产力，从而减少表层海洋中溶解无机碳（δ13CDIC）的碳同位素。此外，这种解释还意味着近岸地区的固氮并不活跃。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。导致 N（硝酸盐和铵）的损失。此外，δ15NTN 与 TOC 含量、δ15NTN 与 δ13Corg 之间存在负相关关系。这种关系表明，氮供应的减少会降低初级生产力，从而减少表层海洋中溶解无机碳（δ13CDIC）的碳同位素。此外，这种解释还意味着近岸地区的固氮并不活跃。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。导致 N（硝酸盐和铵）的损失。此外，δ15NTN 与 TOC 含量、δ15NTN 与 δ13Corg 之间存在负相关关系。这种关系表明，氮供应的减少会降低初级生产力，从而减少表层海洋中溶解无机碳（δ13CDIC）的碳同位素。此外，这种解释还意味着近岸地区的固氮并不活跃。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。δ15NTN 与 TOC 含量、δ15NTN 与 δ13Corg 呈负相关。这种关系表明，氮供应的减少会降低初级生产力，从而减少表层海洋中溶解无机碳（δ13CDIC）的碳同位素。此外，这种解释还意味着近岸地区的固氮并不活跃。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。δ15NTN 与 TOC 含量、δ15NTN 与 δ13Corg 呈负相关。这种关系表明，氮供应的减少会降低初级生产力，从而减少表层海洋中溶解无机碳（δ13CDIC）的碳同位素。此外，这种解释还意味着近岸地区的固氮并不活跃。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。这种关系表明，氮供应的减少会降低初级生产力，从而减少表层海洋中溶解无机碳（δ13CDIC）的碳同位素。此外，这种解释还意味着近岸地区的固氮并不活跃。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。这种关系表明，氮供应的减少会降低初级生产力，从而减少表层海洋中溶解无机碳（δ13CDIC）的碳同位素。此外，这种解释还意味着近岸地区的固氮并不活跃。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。我们推测近岸地区的固氮作用减弱可能是由于含氧浅海水中的铁限制和埃迪卡拉纪海洋的普遍钼缺乏所致。因此，我们的研究表明，埃迪卡拉纪海洋的表层海洋生产力和海洋氧化还原景观是耦合的。