精深火山喷火促进的氧化天下的开幕——析太古代晚期“氧涨落”的成因——

发表重心

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表面上标明，在大气中险些不含氧的旷古地球上发生精深火山喷发的话，大气中的氧浓度有可能会暂时上涨。

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通过模拟旷古地球物资轮回系统的行动，明确了引起于今为止尚不明晰的旷古末期“氧的波动”的主要原因。

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咱们期待着对原始海洋生态系统行动变化与地球环境演化的相互作用，以及大气氧浓度永恒上涨机制的浮现获取首要发扬。

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发布详细

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东京大学不时生院理学系不时科的渡边泰士客座共同不时员及田近英一评释由东京科学大学理学院副评释尾崎和海、海洋不时配置机构副主任不时员原田说念理子、筑波大学生命环境系助教松本广直等东说念主组成的不时小组，在旷古期间(注1 )晚期发生的“氧气波动”(注2 )我明确了引起事故的主要原因。

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本不时配置了大略措置大气氧浓度低的旷古期间大气及海水中物资的运送和化学反馈的数学模子，是精深火成岩岩石区(注3 )进行了臆度陪同的造成的精深火山喷发引起的火山气体的开释所引起的大气组成和海洋生物行动的变化的模拟，活着界上初次从表面上展示了精深火山喷发和大气中氧浓度暂时上涨的因果关系。

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本不时在估算缺氧的旷古期间精深火山喷发后大气氧浓度的变化方面具有新颖性，随后发生的大气氧浓度急剧上涨事件(大氧化事件)(注4 )关于引起的恒久的地球环境和生命的进化也提议了新的不雅点(图1 )。

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图1 :地质学地球化学把柄教导从旷古期间到古原生代的地球环境演化

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上段运行大气氧浓度(以0.21个大气压为面前值，用相对值PAL线路)、精深火成岩岩石区( LIP )行动、河流千里积物中锆石(俯冲带花岗岩质火成行动)的年代散布、大陆助长的各式模子

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发表实质

迄今为止的先行不时蕴蓄了地球化学把柄，标明在太古代末期发生了“氧的波动”(图1 )。 十分是，最近有把柄标明，在这种氧气波动发生前，曾引起过精深火山喷发，但这些征象的因果关系尚不明晰。

不时小组受到这些征象之间前后关系的启发，最初活着界上配置了谈判其时大气及海洋中各式元素(碳、磷、硫、铁、氧、钙)波及的物理经过、化学经过、生物经过，各元素的轮回和相互作用的数学模子

得到的驱逐如图2所示。 跟着精深火山喷发的发生，多数的二氧化碳被排放到大气中，标明大气二氧化碳浓度急剧上涨。 于是，大陆地坛的化学风化(注5 )的速率增大，岩石中的因素通过河流多数流出海洋。 十分是，由于罢休崇拜其时海洋基础分娩的光合生物的行动的必需元素(磷等)的供给速率也上涨，因此当作产氧型光合生物的蓝藻(注6 )的基础分娩上涨到了之前的两倍以上，标明大气氧浓度将在数百万年到一千万年间上涨。 由于这段时刻的长度与根据地质把柄臆度的氧的波动发生期间一致，表面上标明了精深火山喷发引起氧的波动的可能性。

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此外，不时还标明，旷古末期大陆的快速助长(图1 )有助于精深火山喷发后从大陆向海洋供给养分盐的速率上涨，造成了容易发生氧气波动的环境。 这一驱逐标明，发生氧涨落的太古代晚期地球环境，是大陆助长达到一定大小而引起大氧化事件的改动点(注7 )示意还是接近了。

以上不时效果标明，行将发生大氧化事件的众人环境中大气组成的动态变化，可能与其时的火山行动、甚而恒久的大陆地壳演化存在因果关系，标明在旷古无氧环境向富氧环境升沉经过中，地球环境与生命的共同演化

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图2 :物资轮回模子对旷古精深火山喷发所导致的地球环境及大气组成演化的估算驱逐

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从上段运行大气CO2分压(以300ppm为面前值，用相对值PAL线路)、海洋深层水中的磷酸盐浓度、海洋基础分娩速率、大气氧浓度(以0.21个大气压为面前值，用相对值PAL线路)。

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东京科学大学、海洋不时配置机构、筑波大学

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论文信息

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杂志称呼 communication s earth & environment ( springer nature )

论文标题

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机械衔接between intense volcan ism and the transient oxygen ation of the Archean atmosphere

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作家 Yasuto Watanabe*，Kazumi Ozaki，Mariko Harada，Hironao Matsumoto，Eiichi Tajika(*包袱作家)

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DOI号码 10.1038/s43247-025-02090-x

不时资助

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本不时是在科研费“从陆地挖掘中解读的氧化性地球环境的造成经过(课题编号: 24H00267 )”、科学工夫振兴机构“从地球化学进化史向泛生命行星进化论的伸开(课题编号: JPMJFR2274 )”的复古下施行的。

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用语解说

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注1太古代( Archean )

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太古代是地质期间分裂之一，根据海外年代层序表指40.31亿年前至25亿年前。 旷古期间的大气中氧浓度比当今低6位数以上，被以为捏续了极其无氧的环境。 参考:https://stratigraphy.org/chart ↑

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注2氧的涨落( A whiff of oxygen )

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太古代约30亿年前至25亿年前，大气氧浓度曾有过顷然上涨的时期，这是根据对大气氧浓度上涨反馈智谋的元素(如钼、铼、硒等)的浓集等所示意的，称为氧的涨落。 示意氧气波动的这种纪录，被纪录在澳大利亚和南好意思洲等多个地区的地层中，正在积极地进行不时。↑

注3精深火成岩岩石区( Large Igneous Provinces，LIPs )

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火成岩地区，由地幔布卢姆上涨引起，恒久喷出多数岩浆而造成。 发生在海洋地坛上的，称为海台；发生在大陆地坛上的，称为激流玄武岩。 家喻户晓，一朝引起精深火成岩岩石区的造成，温室效应气体二氧化碳就会多数排放到大气中，对地球环境和生物行动产生极大的影响。 在最近的期间，已知发生在中生代白垩纪中期(约1亿年前)和白垩纪/古第三纪规模近邻(约6600万年前)等。↑

注4大氧化事件( Great Oxidation Event，GOE )

地球大气的大气氧浓度在地球历史初期险些为零，但在地球历史上约2522亿年前和约86亿年前两次急剧上涨，一直捏续到当今。 大气氧浓度约25~22亿年前初次永恒性急剧上涨的事件称为大氧化事件。↑

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注5化学风化( Chemical weathering )

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大气中的二氧化碳融化在雨水和地下水中，与大陆地坛上的岩石中含有的矿物反馈，融化矿物的作用。 由于组成大陆地垦的硅酸盐矿物发生化学风化，河水向海水中提供阳离子和碳酸氢根离子，使碳酸盐矿物在海洋中千里淀，因此是一个从大气中净去除二氧化碳的经过。 家喻户晓，这一系列经过具有使大气中的二氧化碳浓度(即地球的快意景色)恒久瓦解的作用。↑

注6蓝细菌

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地球上初次进行氧发生型光合营用的生物(细菌)。 天然不知说念是什么时候出现的，但一般以为在地球大气中氧浓度急剧上涨的大氧化事件(约25-22亿年前)之前(约25-30亿年前)就还是出现了。 尽管如斯，在其时厌氧(无氧)的地球环境中，其行动受到彰着罢休，环境中的氧气仍然很低。↑

注7拍打点( Tipping point )

指发生微弱变化时该变化被放大而引起急巨变化的要求。 “改动点”的道理。 不错以为，大氧化事件的发生要求可能与大气中氧浓度的改动点相对应。

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东京科学大学、海洋不时配置机构、筑波大学

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