陡山沱期海洋氧化与生物演化关系

　　在3月4日出版的《美国科学院院刊》(PNAS)上刊登了一篇末前寒武纪――埃迪卡拉纪(即震旦纪，6.35亿年前～5.51亿年前)海洋脉冲式的氧化与生物演化关系的论文。在这篇中、美学者合署的论文中，地质与地球物理所博士生黄晶(第二作者)和导师储雪蕾研究员(通信作者之一)做出了重要的贡献(数据、构思和写作)。曾提出过“雪球地球(Snowball Earth)” 假说的美国哈佛大学教授Paul Hoffman作为该文编辑高度评价这篇论文，认为是一篇“关于多细胞动物成因与埃迪卡拉时期(先于寒武纪)古环境变化的最重要文章”。

　　末前寒武的埃迪卡拉系作为地球早期生命演化的重要阶段，一直是全世界科学家关注的焦点。为了解释在埃迪卡拉时期出现的生命的飞跃(动物的出现)以及随后复杂的生命现象，各国科学家对此时期的不同地层剖面做了大量地球化学工作，但是缺乏高分辨的数据以及地球化学数据和古生物变化的有效结合，不能直接地证明海洋环境变化对生命演化的影响。

　　这篇论文对采自三峡地区九龙湾剖面完整的陡山沱组样品进行了高分辨的碳和硫的同位素和大型疑源类化石的研究分析。所获得的同位素地球化学数据显示在陡山沱组下部拥有非常稳定的有机碳同位素组成和扰动的无机碳同位素、微量硫酸盐同位素组成，表明陡山沱早期的海洋拥有巨大有机碳(DOC)库、低的硫酸盐含量，是一个还原的海洋。尽管Daniel H. Rothman等人在2003年通过非稳态的碳循环模型的模拟，提出在新元古代冰期之后深海曾存在一个巨大的有机碳库，但一直没有被进一步证实。

　　陡山沱组下部去耦的无机碳和有机碳的同位素变化证实了埃迪卡拉时期的海洋确实存在一个巨大的有机碳库，致使深海维持在缺氧和还原的状态。陡山沱组中、上部的两次无机碳同位素负漂移显示了深海的有机碳库两次脉冲式地氧化。结合大型疑源类化石的研究发现，海洋每一次的氧化都对应着一次生物多样性的发展。这些证据证明了早期埃迪卡拉真核生物的发展是沿着海洋氧化的轨迹进行的。这篇文章还通过全球对比提出，导致全球性的生物多样化发展的海洋完全氧化是在5.51亿年之后。由于丰富的地球化学数据和古生物资料，Hoffman教授认为论文给出的“数据是至今得到的最详细的(环境)多种代指示(multi-proxy)资料”，对研究埃迪卡拉时期的海洋环境与生物演化具有重要价值。

　　我方贡献的数据是独立在地质与地球物理所的稳定同位素地球化学实验室完成，包括碳酸盐、有机碳、微量硫酸盐和黄铁矿的碳和硫同位素分析。这些数据与国外其它两家机构分析结果完全可以对比，微量硫酸盐的数据质量还高于国外，表明该所的实验室具有可靠的分析手段。

来源：人民网科技