从成冰纪（“雪球地球”时期）到埃迪卡拉纪，地球的气候从极端严寒变得温暖，并且首次出现了多细胞后生动物。埃迪卡拉系底部的帽碳酸盐岩（~635 Ma）直接覆盖在成冰纪的冰成杂砾岩上，在全球具有广泛的分布，它们记录了这一时期环境和生命的快速变化。近二十年来，帽碳酸盐岩（Cap Carbonate）被越来越多地关注和研究。这些帽碳酸盐岩通常具有很高的Fe、Mn含量，表明它可能沉积于特殊的海洋环境中。

地质地球所岩石圈演化研究室博士后黄晶与合作导师储雪蕾研究员等人对华南地区两个深水相的帽碳酸盐岩地层进行了研究。通过主量元素、微量元素和稀土元素的分析发现，这些帽碳酸盐岩中的氧化还原敏感元素非常富集，同时并未表现出明显的Ce负异常。这说明它们沉积于相对还原的海水中。进一步研究发现，这些帽碳酸盐岩具有很高的Fe、Mn含量，但这些Fe、Mn并不是以硫化物形式存在其中（图1），说明当时并不是一个还原而且硫化的海洋，而是一个有Fe²⁺、Mn²⁺离子游离其中的富铁的海洋。

图1  醋酸溶解出来的Fe（Mn）含量与总Fe（Mn）含量非常相近，说明Fe（Mn）并不是主要以硫化物的形式存在于帽碳酸盐岩中

这些帽碳酸盐岩的REE+Y配分显示出重稀土富集、明显的Eu和Y的正异常（图2），这与很多太古代/古元古代的化学沉积物（BIF（条带状铁矿）、碳酸盐岩）非常相似。这暗示在帽碳酸盐岩沉积时期，海水中的Fe²⁺、Mn²⁺离子可能像太古代/古元古代一样，主要来自热液输入。在太古代/古元古代时期，海洋的含氧量非常低，热液向海洋输入大量的Fe，才使得深海富含游离的Fe²⁺离子。类似的环境可能在成冰纪再次出现，因为在成冰纪中大面积的冰盖使海洋处于缺氧和停滞的状态，长时间海底热液的积累，又再次形成了富铁的海洋。当成冰纪刚刚结束，深部海洋环境并未发生明显变化，在这种环境下沉积的帽碳酸盐岩自然具有高Fe、Mn含量。

图2  两个剖面上帽碳酸盐岩REE+Y的配分模式

该研究成果近期发表在国际知名地学期刊伦敦地质学会杂志（Huang et al. Hydrothermal origin of elevated iron, manganese and redox-sensitive trace elements in the c. 635 Ma Doushantuo cap carbonate. Journal of the Geological Society, London, 2011, 168: 805–815）。