元古宙中期的地球表生環境曾長期被認為是廣泛缺氧，導致了真核生物演化十分緩慢。近年來，在我國華北ca. 1.56 Ga的高于莊組三段地層中發現了大量精美的微體以及分米級的真核多細胞生物化石。同時，多種地球化學指標（如Ce/Ce*，I/(Ca+Mg)，Cr同位素等）也表明在高于莊組沉積時期海洋發生了顯著的增氧事件。然而，上述指標均無法定量評估全球海洋的氧化面積，阻礙了我們對于該時期表生環境氧化與生物演化相互關系的認識。

針對上述科學問題，我校“深時生命與環境演化”求真研究群體博士生徐東滔在導師王新強教授、史曉穎教授的指導下，與我校“金屬同位素與殼幔物質循環”求真群體劉金高教授、秦政博士，科學研究院湯冬杰副教授，中國科學院廣州地球化學研究所李杰研究員合作，對華北延慶干溝剖面以及興隆剖面展開了鉬同位素（δ⁹⁸Mo）研究，取得了下述主要成果和認識：

（1）干溝與興隆兩條剖面的δ⁹⁸Mo在高于莊組三段下部開始逐漸上升并在三段中上部達到了峰值（分別為2.03‰，1.92‰），該趨勢及峰值與前人在寬城地區報道的數據類似（圖1）；綜合巖相學和其他地球化學指標，認為δ⁹⁸Mo峰值可以代表當時海水的δ⁹⁸Mo最小估計。

（2）綜合利用改進的Mo質量平衡模型和同位素質量平衡模型對中元古代早期海洋氧化還原背景進行了定量約束。計算結果表明高于莊組氧化事件導致了至少54%海底氧化（圖2），最低的氧氣含量水平為10 μM。

（3）根據生物泵模型，推測當時大氣中的氧氣含量應在短期內超過了4% PAL(現代大氣水平)，甚至達到了30% PAL。超過了簡單真核生物生命活動的需氧量下限，表明增氧是促進了真核生物在該時期的快速演化重要因素之一。

本研究對中元古代早期成氧事件進行了定量化約束，對深刻理解當時和生物與環境相互作用具有重要科學意義。

圖1 干溝、興隆剖面鉬同位素變化及與寬城地區對比

圖2 鉬同位素定量評估海洋氧化面積結果

研究工作得到了國家自然科學基金（41930320, 41872032, 41830215），高等學校學科創新引智計劃（B20011）和國家重點研發計劃（2020YFA0714803）資助，發表在國際權威地學期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》上：Xu, D., Qin Z., Wang, X*., Li, J., Shi, X., Tang D., Liu J., 2023. Extensive sea-floor oxygenation during the early Mesoproterozoic. Geochimica et Cosmochimica Acta 354, 186–196. [IF2022=5.00]

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