黄铁矿沉积记录研究对于解析古海洋氧化还原条件、生物地球化学过程及地球宜居性演变具有重要科学价值。相较于传统硫同位素指标（δ³⁴S），黄铁矿多硫同位素体系（δ³⁴S_py和Δ³³S_py）可提供多维度的地球化学约束。值得注意的是，当两个硫源的δ³⁴S差异较大时，它们的混合过程会导致负Δ³³S的出现。因此，在地质历史重大生物灭绝事件层位中发现的具有负Δ³³S异常特征的黄铁矿，常被认为是硫化海水上涌的重要证据。然而，现代局部厌氧沉积盆地（如黑海）尚未发现具有负Δ³³S特征的黄铁矿，这与传统解释存在冲突。考虑到Δ³³S对硫混合过程的高度敏感性，本研究提出假说：负Δ³³S黄铁矿的形成受控于海洋-沉积物界面的动态氧化还原转换过程，而非稳态硫化水体的直接产物，不同频率的氧化还原状态转换将影响两个δ³⁴S差异较大的硫源的混合情况，进而决定了黄铁矿Δ³³S信号的负偏移程度。

 为验证上述科学假说，中国科学院广州地球化学研究所深地过程与战略矿产资源全国重点实验室于晓晓博士与合作导师林莽研究员，选取加勒比海科里亚克盆地（Cariaco Basin）为研究对象，对其近60万年来不同氧化还原相沉积物中的黄铁矿开展了系统的多硫同位素研究。该区域是现代最主要的厌氧盆地之一，前人研究表明，该盆地在晚更新世期间经历了多期次氧化还原状态转变，其沉积记录为本研究提供了良好的研究材料。

 结果表明，该盆地在20–16万年前（MIS 6c-7a阶段）至少经历了7次快速氧化还原状态转换，黄铁矿Δ³³S达到了最低值（-0.09‰），这一数值与地质历史重大生物灭绝事件层位中黄铁矿的Δ³³S值非常接近；相反，MIS 1-2和MIS 9-10阶段虽然氧化还原状态转换更为剧烈，但频率较低，在约3万年的时间内仅出现一至两次的氧化还原转换，其黄铁矿Δ³³S值的负偏移程度较小（图）。因此，该研究验证了上述科学假说，表明黄铁矿Δ³³S信号的负偏移程度与氧化还原波动频率相关，高频振荡（百年到千年尺度）条件下更易形成显著负Δ³³S信号。该发现不仅支持了前人关于地质历史重大生物灭绝事件期间硫化海水上涌的解读，还进一步表明，当时的海洋系统可能经历了高频的氧化还原状态切换，为解读显生宙生物大灭绝事件的环境诱因提供了新的同位素地球化学视角。

 本研究成果发表于美国地球物理学会旗下的地学综合学术期刊《Geophysical Research Letters》，论文第一作者为于晓晓博士，通讯作者为林莽研究员。研究获得国家自然科学基金杰青项目（42325301）、创新研究群体项目（42021002）、青年基金（42303012）及加拿大高等研究院Azrieli全球学者奖联合资助。

论文信息：Xiaoxiao Yu (于晓晓), Mang Lin(林莽). 2025. Frequent millennial-scale oceanic redox oscillations recorded by negative pyrite Δ³³S: Implications for Phanerozoic Extinctions. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL116574.

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025GL116574.

图 科里亚克盆地60万年以来黄铁矿多硫同位素记录和Mo含量指示的氧化还原记录。