寒武紀大爆發研究獲突破進展：中國華南地區未現大規模氧化

本次研究的部分深埋於地下400到700多米的寒武紀大爆發主幕期間的岩石。南京古生物研究所供圖

地球生命的起源演化與氧氣息息相關，特別是寒武紀物種大爆發的外界環境，一直為國際地質學界所聚焦。科學院南京古生物研究所10日公布一項最新發現：在寒武紀大爆發主幕期間，華南地區未發現大規模氧化事件，即大氣中含氧量並未發現明顯增加。

長期以來，地質學家對地球大氣—海洋系統從地球誕生之初的缺氧環境以怎樣的型式、在什麼時間節點逐漸演進到接近於現代的富氧狀態，一直抱有濃厚興趣，並且這被認為是地球早期生命研究中最核心的環境因素之一。

近期，由科學院南京地質古生物研究所向雷博士、張華博士等科學家聯合加拿大科研人員，通過對浙江省西部一口科學勘探井的鑽芯樣品進行系統分析，所獲得的數據顯示：從埃迪卡拉紀藍田組(距今約5.5億年)到寒武紀第四階荷塘組(距今約5.1億年)，自始至終都處於缺氧環境，未出現任何氧化水體。

向雷介紹，地球在大約46億年前形成的時候並不含有氧氣，因此也沒有任何生命跡象。經過古元古代(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，生物種類與數量也出現較為明顯增加。

「直到寒武紀大爆發主幕期間，在約5.2億年前，地球上現在所有重要生物門類都已出現。因此，科學界認為，在新元古代大氧化事件之後，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生在寒武紀早期，抑或是否發生寒武紀生物大爆發主幕期間(寒武紀第三階)，更或者海洋—大氣含氧量水平是否要接近於現代值海洋生物才能夠實現生物進化上的大突破等，這些科學問題近年來廣受關注，但尚無定論。

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

向雷告訴記者，通過研究深埋於地下400到700多米的寒武紀大爆發主幕期間的岩石記錄，並通過對岩石內有機碳含量(TOC)及Mo、U等微量元素的分析，可以在特定環境下還原出當時的海洋含氧量乃至大氣含氧量。

「研究發現，在寒武紀大爆發主幕期間，南方海洋並未發生全面氧化。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於現代值發生在寒武紀大爆發主幕之後(寒武紀第四階)。從而，寒武紀大爆發主幕並未發生大規模的大氣與海洋氧化事件，而真正導致寒武紀大爆發的直接或觸發機制還需進一步研究。 」向雷稱。

該研究成果已在線發表在國際知名地學期刊《地球和行星科學通訊》(Earth and Planetary Science Letters)。該項研究得到了科學院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金委的資助。(記者 楊顏慈)