Abstract The early Cambrian was a critical interval for the Earth system, during which a rise in oceanic and atmospheric oxygen levels coincided with the rapid diversification of metazoans. A variety of contrasting models have been proposed for the spatiotemporal redox evolution of the early Cambrian ocean. These include the development of a well-oxygenated deep ocean at the base of Cambrian Stage 3 (commencing at ~521 Ma), or alternatively, persistent and widespread anoxic (ferruginous) conditions throughout the early Cambrian ocean. Here, we present redox sensitive trace element (RSTE), Fe speciation, and N and C isotope (δ15Nsed and δ13Corg) data for samples from a section (Zhongnancun) of the early Cambrian Niutitang Formation, which was deposited on the outer-shelf of the Yangtze Block, South China. The Fe speciation and RSTE data provide evidence of a transition from euxinic, through ferruginous, to oxic conditions during deposition of the Niutitang Formation. The combination of these new data with existing data from the inner-shelf to basin environment, implies regional redox stratification across the Yangtze Block during Cambrian stages 2 and 3, with oxic shallow waters above ferruginous deep waters, and spatial variability in the degree of mid-depth euxinia. Oxygenation of deeper waters may have occurred by early Cambrian Stage 4 (~514 Ma). A compilation of δ15N values from multiple early Cambrian sections of the Yangtze Block indicate that N2 fixation dominated the nitrogen cycle during late Cambrian Stage 2. Low δ15N values (

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早寒武世扬子洋海洋氧化还原和氮循环的时空演化

摘要 早寒武世是地球系统的关键时期，在此期间，海洋和大气氧含量的升高与后生动物的快速多样化相吻合。对于早寒武纪海洋的时空氧化还原演化，已经提出了多种对比模型。其中包括在寒武纪第 3 阶段底部（开始于约 521 Ma）形成一个充氧良好的深海，或者在整个早期寒武纪海洋中持续和广泛的缺氧（铁质）条件。在这里，我们提供了早期寒武纪牛蹄塘组（中南村）剖面样品的氧化还原敏感微量元素（RSTE）、Fe 形态以及 N 和 C 同位素（δ15Nsed 和 δ13Corg）数据，该剖面沉积在华南扬子地块。Fe 形态和 RSTE 数据提供了牛蹄塘组沉积过程中从富氧条件到含铁条件转变为含氧条件的证据。这些新数据与从内陆架到盆地环境的现有数据相结合，表明在寒武纪第 2 和第 3 阶段，扬子地块存在区域氧化还原分层，含铁质深水上方为含氧浅水，中等程度的空间变异性-深度euxinia。较早的寒武纪第 4 阶段（~514 Ma）可能发生了较深水域的氧化。扬子地块早寒武世多个剖面的 δ15N 值汇编表明，在晚寒武世第 2 阶段，N2 固定主导了氮循环。 δ15N 值较低（牛蹄塘组沉积过程中的好氧条件。这些新数据与从内陆架到盆地环境的现有数据相结合，表明在寒武纪第 2 和第 3 阶段，扬子地块存在区域氧化还原分层，含铁质深水上方为含氧浅水，中等程度的空间变异性-深度euxinia。较早的寒武纪第 4 阶段（~514 Ma）可能发生了较深水域的氧化。扬子地块早寒武世多个剖面的 δ15N 值汇编表明，在晚寒武世第 2 阶段，N2 固定主导了氮循环。 δ15N 值较低（牛蹄塘组沉积过程中的好氧条件。这些新数据与从内陆架到盆地环境的现有数据相结合，表明在寒武纪第 2 和第 3 阶段，扬子地块存在区域氧化还原分层，含铁质深水上方为含氧浅水，中等程度的空间变异性-深度euxinia。较早的寒武纪第 4 阶段（~514 Ma）可能发生了较深水域的氧化。扬子地块早寒武世多个剖面的 δ15N 值汇编表明，在晚寒武世第 2 阶段，N2 固定主导了氮循环。 δ15N 值较低（含铁质深水上方的含氧浅水，以及中深部euxinia程度的空间变异性。较早的寒武纪第 4 阶段（~514 Ma）可能发生了较深水域的氧化。扬子地块早寒武世多个剖面的 δ15N 值汇编表明，在晚寒武世第 2 阶段，N2 固定主导了氮循环。 δ15N 值较低（含铁质深水上方的含氧浅水，以及中深部euxinia程度的空间变异性。较早的寒武纪第 4 阶段（~514 Ma）可能发生了较深水域的氧化。扬子地块早寒武世多个剖面的 δ15N 值汇编表明，在晚寒武世第 2 阶段，N2 固定主导了氮循环。 δ15N 值较低（