距今5.38億(yi) —6.35億(yi) 年前，深層海水或許已經開始大規模氧化，這段時期海洋中出現了大量複雜多細胞生物，被認為(wei) 是地球生命演化的關(guan) 鍵轉折時期。但是，過去的研究卻一直認為(wei) 當時的深海仍然缺氧。

        記者2月初從(cong) 中國科學院南京地質古生物研究所獲悉，該所王偉(wei) 副研究員等人的最新研究成果顯示，距今5.38億(yi) —6.35億(yi) 年前的深層海水可能已經開始大規模氧化，相關(guan) 成果1月底在線發表於(yu) 國際知名期刊《地質學》。

       氧氣是複雜多細胞生物得以生存和繁衍的重要條件之一。現代海洋中從(cong) 淺水至深水有足夠的氧氣可以供動植物生存需要，比如在西太平洋深達11000米的馬裏亞(ya) 納海溝，已確認在約8500米處發現魚類等動物生存，但在5億(yi) 年前的古海洋卻並非如此。

       一般認為(wei) ，顯生宙（大約5.4億(yi) 年前至今）植物完全出現後，現代氧化海洋的雛形才完全形成，之前的海洋環境總是在氧化—缺氧之間反反複複。

       近年來，科學家已在埃迪卡拉紀地層中找到大量由複雜多細胞生命組成的化石生物群，例如：華南揚子地台的“藍田生物群”“甕安生物群”“廟河生物群”及“石板灘生物群”等。複雜多細胞生物的生命活動需要消耗大量氧氣，它們(men) 的出現代表著當時海洋環境中含氧量的增高，但是這卻與(yu) 過去的研究結果相反。

       南京地質古生物研究所王偉(wei) 副研究員、關(guan) 成國助理研究員和周傳(chuan) 明研究員等與(yu) 中國科學院地質與(yu) 地球物理研究所同事合作，利用黃鐵礦硫同位素原位微區分析方法，並結合岩石學和礦物學分析，揭示了埃迪卡拉紀海洋中的硫酸根庫容量比先前估計的要高，表明當時深層海水可能已經開始大規模氧化。

       硫同位素方法是恢複古海洋環境的重要手段之一。地質曆史時期古海洋環境的恢複多借助於(yu) 地球化學手段，硫同位素是其中最常用的地化指標之一。在大氣含氧量普遍較低的情況下，陸源硫酸根離子是海洋的重要氧化劑，對古海洋深水區的氧化起到關(guan) 鍵性作用，充足的硫酸根庫是古海洋深水氧化的重要前提。

       地質曆史時期古海洋中的硫酸根濃度無法直接測得，其濃度水平一般用古海洋中硫同位素分餾程度來表征。王偉(wei) 認為(wei) ，以往傳(chuan) 統硫同位素方法的應用多采取全岩分析手段，缺乏係統的岩石學和礦物學分析，並未充分考慮沉積硫化物（例如黃鐵礦）形成過程及其後期成岩作用的複雜性。早期的方法有可能導致所提取的古海水中的同位素信號疊加了其他介質（例如孔隙水、成岩後期的地下水體(ti) ）的信號，致使我們(men) 對當時海洋水體(ti) 的氧化還原狀態的認識產(chan) 生偏差。

       研究人員以新鮮的藍田岩芯樣品為(wei) 研究對象，把岩石標本進行仔細的切片拋光，在光學顯微鏡下仔細觀察黃鐵礦的形態特征，發現黃鐵礦具有不同的形態特征。他們(men) 又運用掃描電鏡，在微米尺度下對黃鐵礦的形態進行觀察，並運用SIMS質譜，對黃鐵礦原位微區同位素組成進行打點測試。

       在實驗數據基礎上，研究團隊運用數學模型，初步估算了當時海洋的硫酸根濃度的低估量，得出這樣的結論：埃迪卡拉紀深水區的硫酸根濃度此前被嚴(yan) 重低估，海洋中的硫酸根庫容量可能已經足夠滿足深層海水的氧化，這表明古海洋深層海水在“雪球地球事件”結束後可能已經開始了大規模氧化，從(cong) 而為(wei) 複雜多細胞生命的發展提供了保障。

       這項研究成果，從(cong) 新的視角推翻了以前關(guan) 於(yu) 埃迪卡拉紀古海洋深水氧化能力的研究，認為(wei) 6億(yi) 年前的古海水深水區已經有發生大規模氧化的能力，這為(wei) 深水複雜生命的出現提供了有利保障，也在一定層麵上解答了為(wei) 什麽(me) 在6億(yi) 年的海洋深水中出現了“藍田生物群”。同時，本研究指出全岩硫同位素指標在古環境重建中存在一定的局限性，並提供了相應的解決(jue) 方案。


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