長期以來，地質(zhì)學(xué)家對地球大氣—海洋系統(tǒng)從地球誕生之初的缺氧環(huán)境以怎樣的型式、在什么時間節(jié)點逐漸演進到接近于現(xiàn)代的富氧狀態(tài)，一直抱有濃厚興趣，并且這被認為是地球早期生命研究中最核心的環(huán)境因素之一。

近期，由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所向雷博士、張華博士等中國科學(xué)家聯(lián)合加拿大科研人員，通過對浙江省西部一口科學(xué)勘探井的鉆芯樣品進行系統(tǒng)分析，所獲得的數(shù)據(jù)顯示：從埃迪卡拉紀(jì)藍田組(距今約5.5億年)到寒武紀(jì)第四階荷塘組(距今約5.1億年)，自始至終都處于缺氧環(huán)境，未出現(xiàn)任何氧化水體。

向雷介紹，地球在大約46億年前形成的時候并不含有氧氣，因此也沒有任何生命跡象。經(jīng)過古元古代(約23億年前)和新元古代(約10億-5.5億年前)的兩次大氧化事件，地球大氣中的含氧量逐漸升高，約為當(dāng)今水平的1/10。隨著氧氣的增長，地球逐漸孕育出多細胞動物等生命體，生物種類與數(shù)量也出現(xiàn)較為明顯增加。

“直到寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕期間，在約5.2億年前，地球上現(xiàn)在所有重要生物門類都已出現(xiàn)。因此，科學(xué)界認為，在新元古代大氧化事件之后，必然還存在著一次或多次大幅度的氧化事件。”向雷稱，但這些氧化事件是否發(fā)生在寒武紀(jì)早期，抑或是否發(fā)生寒武紀(jì)生物大爆發(fā)主幕期間(寒武紀(jì)第三階)，更或者海洋—大氣含氧量水平是否要接近于現(xiàn)代值海洋生物才能夠?qū)崿F(xiàn)生物進化上的大突破等，這些科學(xué)問題近年來廣受關(guān)注，但尚無定論。

此次的研究成果，則排除了大規(guī)模氧化事件發(fā)生在恢弘壯麗的寒武紀(jì)生物大爆發(fā)主幕期間(寒武紀(jì)第三階)的可能性。

向雷告訴記者，通過研究深埋于地下400到700多米的寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕期間的巖石記錄，并通過對巖石內(nèi)有機碳含量(TOC)及Mo、U等微量元素的分析，可以在特定環(huán)境下還原出當(dāng)時的海洋含氧量乃至大氣含氧量。

“研究發(fā)現(xiàn)，在寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕期間，中國南方海洋并未發(fā)生全面氧化。相反，在浙西等地缺氧水體還有一定程度的擴展，而海洋Mo與U含量真正上升到接近于現(xiàn)代值發(fā)生在寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕之后(寒武紀(jì)第四階)。從而，寒武紀(jì)大爆發(fā)主幕并未發(fā)生大規(guī)模的大氣與海洋氧化事件，而真正導(dǎo)致寒武紀(jì)大爆發(fā)的直接或觸發(fā)機制還需進一步研究。 ”向雷稱。

該研究成果已在線發(fā)表在國際知名地學(xué)期刊《地球和行星科學(xué)通訊》(Earth and Planetary Science Letters)。該項研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和國家自然科學(xué)基金委的資助。(完)