“大氧化事件”研究成果“休伦冰期时间厘定和两阶段大氧化模式”将被引入第三版

Holland（2002）最早使用大氧化事件（Great Oxidation Event，简为GOE）的概念，意指2.3Ga左右大气圈成分由缺氧到富氧的变化（The change in the composition of the atmosphere from anoxygenic to oxygenated ca. 2.3 Ga）。GOE一词概括了最近30年前寒武纪地球科学研究的重大进展之一，是当前国际地学领域的研究热点（赵振华, 2010; Tang and Chen, 2013; Zhai and Santosh, 2011, 2013;及其引文）。1985年之前，科学家普遍认为地球表层系统，特别是水-气系统（水圈+大气圈）的氧化过程是缓慢的、渐变的，至少始于3.8Ga，主要发生在2.6-1.9Ga期间（Cloud,1968;Frakes,1979;Schidlowski et al.,1975;Holland, 1984）。1985之后，受白垩纪末期恐龙灭绝事件和天体化学研究（欧阳自远,1988）的影响，学者们开始认识到这次水-气系统充氧事件及相关变化的突发性、短时性、剧烈性和全面性（Chen, 1988; 陈衍景，1990；陈衍景等, 1994；Karhu and Holland, 1996; Melezhik et al., 1999），包括各大陆大量发育Superior湖型BIF（Huston and Logan, 2004），沉积含叠层石厚层碳酸盐和菱镁矿 (Melezhik et al., 1999; Tang et al., 2013a)，出现红层、膏盐层、磷块岩 (陈衍景, 1996)，发生冰川事件 (Tang and Chen, 2013; Young, 2013)，有机碳大量堆埋并形成石墨矿床(陈衍景等，2000)，沉积物出现Eu亏损（Chen and Zhao, 1997; Chen et al., 1998; Tang et al., 2013b）并形成稀土铁建造（Tu et al., 1985; 赵振华, 2010），碳酸盐碳同位素普遍正向漂移 (Lai et al., 2012; Tang et al., 2011, 2013a,b)以及S、N、Mo等同位素显著分馏 (Schidlowski, 1988; Holland, 2002; Anbar et al., 2007; 及其引文)等。据估算，大气中的自由氧含量（以相当于现代大气圈的分压表示，PAL=Present Atmosphere Level）在2.4-2.2Ga期间从<10^-13 PAL增至15%PAL(Karhu and Holland, 1996)，足见其快速、巨量的特征，故称为“大”氧化事件。 

大氧化事件导致地球表层系统的全面变革，表现为多方面的子事件或次级事件，它们按照自然规律依序发生。但是，关于这些子事件的发生顺序和时间研究薄弱，直接制约着事件本质和起因的认识。例如，Melezhik et al. (1999)曾将休伦冰期置于GOE之前，导致诸多矛盾. 

全球性冰川事件缘于O₂等冷室气体增多和CH₄-CO₂等温室气体减少，是共识的大氧化事件的标志，休伦冰川事件是GOE的主要标志和组成之一。Tang and Chen (2013)通过收集、汇编古元古代含冰碛岩沉积建造的地层学与年代学资料，厘定休伦冰川事件具全球性，时间为2.29-2.25Ga。发现冰碛岩层位在世界著名BIF之上，位于红层、蒸发岩和具d¹³C正异常的碳酸盐地层之下，据此提出了大氧化事件的先水圈、后气圈的两阶段氧化模型：在2.5Ga开始生物光合作用增强，在2.5-2.3Ga期间（成铁纪）水圈逐步氧化，全球性Superior型BIF发育；2.3Ga之后，即水圈氧化之后，大气圈快速充氧，CH₄和CO₂因转变为有机质堆埋而减少，全球气候变冷. 

Tang and Chen (2013)重新厘定休伦冰期的时限之后，不但解决了一些矛盾问题，而且提出了大氧化过程的两阶段模式。因此，子事件之间的时序、内在联系及其原因，势必是未来研究的重点；在此过程中，一些新的手段将被尝试，一些新的发现将令人期待。 

休伦冰期时间厘定和两阶段大氧化模式研究成果得到休伦冰期研究著名学者G.M.Young以及地学泰斗K.C. Condie肯定, 将被引入英文地学教材<Earth As An Evolving Planetary System>第三版。 

研究受国家973项目（2012CB416602,2006CB403508）、国家自然科学基金（40352003,40425006, 40373007）及中国科学院地球化学研究所矿床国家重点实验室前缘领域项目资助。 

                                                        (矿床室 汤好书供稿）