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钟自强,Aug. 2, 2023
“大氧化事件” （Great Oxygenation Event，GOE）约2.5~2.4Ga 前开始，造成地球大气与大洋氧含量升高，目前普遍观点为GOE发生之前大气氧含量低于现今大气水平（PAL），目前支持此 观点的共有三个证据，分别为沉积证据，同位素证据以及微量元素证据。
首先最直接的是沉积证据，来源于2.4Ga前的古元古代地层中存在氧化还原敏感矿物，电镜照片中发现了磨圆较好的黄铁矿颗粒，这类矿物在现有大气水平下不易保存，或许就意味着当时的大气水平含量低，同时前人提出一个从物理风化尺度上衡量氧气含量的模型，即矿物的化学风化程度应该与物理磨损互补，将化学风化程度与氧气含量联立，共同约束特定矿物存在条件下的氧含量，最终将 ~24.15Ga BP 的上限氧气浓度限制在3.2×10-5 atm。
图1
其次最重要的同位素证据来源于硫同位素，硫的MIF的发生需要紫外线作为驱动力，而goe前稀薄的氧气含量给予了这种光化学反应的可能，大气中低氧含量限制了臭氧层的形成，因此也限制了大气阻挡紫外线的能力，这种S同位素的非质量相关分馏MIF在太古代及以前的样品中可以被检测到，但进入元古代时这一信号突然消失（图2），被认为是地球氧气水平的升高从而使增厚阻挡紫外线的臭氧层，大气中的S进行MIF的驱动力近乎消失，S不再发生MIF。
图2 (Farquhar et al. 2000)
图3
元素尺度上的一些证据也能说明GOE的存在，氧化还原敏感元素（redox-sensitive elements， RSE）对环境氧化还原特征的变化具有明显反馈，U在新生代显示出良好的氧化环境反馈，且在GOE事件后也有所响应，但元古代以来却指示相对GOE发生后还原的特征（图3）;Mo同样在太古代出现氧化解释的异常，这表明GOE可能并非使大气与海洋中的氧气发生突变，而是进行了渐变。
综上所述，太古代-元古代沉积岩（>2.4Ga）中未被氧化的黄铁矿证明地球早期低氧的环境，结束于元古代早期（ca. 2.3~2.4Ga）的S-MIF现象证明了GOE的存在，氧化还原敏感元素佐证了太古代低氧的现象，并记录到了GOE后的演化，这对于未来研究地球表层系统中氧气来源，氧气的出现于演化对生物的影响以及演变过程有一定意义。
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