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《古地理学报》2016,(3)
在塑造我们的星球环境的过程之中,分子氧起着关键的作用。大气圈和海洋中氧气的出现及其浓度随着时间的变化,与地球上的主要变化存在强烈关联,诸如构造重组、气候波动和生物进化。针对地球大气圈氧气含量的上升,多年研究的结果肯定了2个基本事实:(1)地球最早期的大气圈是缺乏氧气的;(2)今天的大气圈则为21%的氧气所组成。由于地质历史时期大气圈氧气水平的大多数地质标志,只是意味着存在与缺乏,这就为确定大气圈氧气含量上升的时间进程带来很多困难。即使如此,一系列地质证据已经表明,一个从缺氧的到含氧的大气圈的转变,大致发生在2.5—2.0 Ga,这个转变被定义为巨型氧化作用事件(GOE)。近年来的深入研究发现,几个主要证据表明,在前寒武纪—寒武纪过渡时期的大约850—540 Ma,发生了"第二次巨型氧化作用事件(GOE-Ⅱ)",还被进一步定义为新元古代巨型氧化作用事件(NOE)。再者,大气圈氧气水平在显生宙还存在着一个特别的上升,这次变化在石炭纪晚期接近一个峰值为150%PAL(现代大气圈氧气含量水平),所以,也可以定义为一次巨型氧化作用事件,即显生宙的巨型氧化作用事件(POE)。因为蓝细菌光合作用造成的氧气生产,曾经导致了大气圈与海洋的氧化作用,反过来为需氧呼吸作用和大型而且复杂的、最终富有智慧的生物进化,提供了基本条件;因此,大气圈氧气上升,是与地球动力学过程紧密相关的地球生物学过程的作用结果,从而成为了解漫长的地质历史时期古地理背景演变的重要线索。从古元古代的GOE,经过新元古代的NOE,到显生宙的POE,这些巨型氧化作用事件的内在特征、作用结果与基本属性,尽管存在着较大的差异,但是,从这些概念的出现到对它们的形成机理的探索性研究,涌现出了许多新概念和新认识;追索这些新概念和新认识,将为了解地球大气圈氧气上升的复杂历史所代表的一个特别的地球上生物学过程,提供一些有益的重要线索和思考途径。 相似文献
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在塑造我们的星球环境的过程之中,分子氧起着关键的作用。大气圈和海洋中氧气的出现及其浓度随着时间的变化,与地球上的主要变化存在强烈关联,诸如构造重组、气候波动和生物进化。针对地球大气圈氧气含量的上升,多年研究的结果肯定了2个基本事实:(1)地球最早期的大气圈是缺乏氧气的;(2)今天的大气圈则为21%的氧气所组成。由于地质历史时期大气圈氧气水平的大多数地质标志,只是意味着存在与缺乏,这就为确定大气圈氧气含量上升的时间进程带来很多困难。即使如此,一系列地质证据已经表明,一个从缺氧的到含氧的大气圈的转变,大致发生在2.5—2.0,Ga,这个转变被定义为巨型氧化作用事件(GOE)。近年来的深入研究发现,几个主要证据表明,在前寒武纪—寒武纪过渡时期的大约850—540,Ma,发生了“第二次巨型氧化作用事件(GOE-Ⅱ)”,还被进一步定义为新元古代巨型氧化作用事件(NOE)。再者,大气圈氧气水平在显生宙还存在着一个特别的上升,这次变化在石炭纪晚期接近一个峰值为150% PAL(现代大气圈氧气含量水平),所以,也可以定义为一次巨型氧化作用事件,即显生宙的巨型氧化作用事件(POE)。因为蓝细菌光合作用造成的氧气生产,曾经导致了大气圈与海洋的氧化作用,反过来为需氧呼吸作用和大型而且复杂的、最终富有智慧的生物进化,提供了基本条件;因此,大气圈氧气上升,是与地球动力学过程紧密相关的地球生物学过程的作用结果,从而成为了解漫长的地质历史时期古地理背景演变的重要线索。从古元古代的GOE,经过新元古代的NOE,到显生宙的POE,这些巨型氧化作用事件的内在特征、作用结果与基本属性,尽管存在着较大的差异,但是,从这些概念的出现到对它们的形成机理的探索性研究,涌现出了许多新概念和新认识;追索这些新概念和新认识,将为了解地球大气圈氧气上升的复杂历史所代表的一个特别的地球上生物学过程,提供一些有益的重要线索和思考途径。 相似文献
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《现代地质》2017,(5)
以生氧光合作用为主造成的大气圈氧气上升,与生物进化存在着密切的成因联系。在大气圈氧气含量明显上升之前,微生物在地球大气圈演化中可能起着主要作用,形成了埃迪卡拉纪之前的微生物世界;甚至到今天,这些细菌以及其他的微体藻类,一直在向地球的大气圈提供氧气,而且在海洋中进行着艰苦的固氮作用。早期很少受到动物影响的生物圈,与现代动物所占据的生物圈(后生动物世界)明显不同,这个转变随着埃迪卡拉纪—寒武纪器官级别的动物辐射而发生,动物辐射造成了宏观生态和宏观进化表现的根本性变化。因此,地球大气圈的氧气上升,实际上是一个复杂的地球生物学过程;追索这个复杂的地球生物学过程所产生的环境变化及其与生物进化与革新之间的成因联系,对深入了解地球复杂的演变历史将提供一些重要线索和思考途径。 相似文献
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太古宙(4.03—2.42 Ga)是地壳形成与生物圈确立的主要阶段,以具有高度还原的大气圈为特征。但多年研究的结果表明,即使在缺氧的大气圈之下,分子氧也可能局部聚集在浅水环境中并形成"太古宙氧气绿洲(Archean oxygen oases)"。因此,对太古宙氧气绿洲的识别和研究,就成为深入理解大气圈氧气含量上升和生氧光合作用起源的重要线索,也成为近年来前寒武纪沉积学研究中的热点问题之一。尤其值得注意的是,对2.8 Ga太古宙海相灰岩、3.46 Ga的氧化海洋中形成的原生赤铁矿及3.43 Ga叠层石生物礁的探索与解释,已成为识别和研究太古宙氧气绿洲的成功实例。追踪这些开创性的研究,不仅有益于对前寒武纪地球表层环境复杂演变的深入了解和对早期地球的古地理重塑,而且对拓宽沉积学和古地理学的研究范畴具有重要意义。 相似文献
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地球大氧化事件是指约24亿年前的地球大气圈中开始出现氧并连续增加。到20世纪末对地球大氧化事件的形成和演化模型可概括为两类:22亿年前为缺氧大气圈,22～19亿年大气圈中O_2明显增加,而后逐渐增加到现代大气圈O_2含量水平的C-W-K-H模型;大气圈中O_2含量自40亿年来近于常数,在现代大气圈O_2含量水平的50%范围内变化的D-K-O模型。21世纪开始实施了太古宙生物圈钻探计划(ABDP),在太古宙—元古宙页岩、条带状铁矿建造中微生物、S、C同位素分馏、稀土元素及过渡族金属Ni、Fe、Mo等含量变化等方面取得了许多新成果,建立了大气圈游离氧产生机理及含量变化的不同模型,将大气圈中氧的出现时间至少提前到25亿年前。中国前寒武纪条带状铁矿建造BIF广泛发育,特别是特有的稀土铁建造及其稀土地球化学初步研究成果表明,稀土元素的含量、轻重稀土的分异及变价元素Eu的相对富集与亏损,均显示明显的对时间的依赖。文中提出,应对其开展系统地质地球化学研究,可为大气圈、水圈的演化,特别是对研究中国铁矿的形成和分布规律研究提供重要参考资料。 相似文献
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地球的放气作用是重大环境事件的原因 总被引：2，自引：0，他引：2
地球的放气作用是重大环境事件的原因朱永峰（北京大学地质学系，北京，１００８７１）来自地球深部的气体对地球表层的环境发生着明显的影响。来自地球深处的水汇集成海洋，来自深部的Ｎ２、ＣＯ２、ＳＯ２、Ｈ２Ｏ、ＨＦ及惰性气体等汇集形成大气圈。水圈和大气圈形成之... 相似文献
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微亮晶（臼齿）碳酸盐成因及其在元古宙地球演化中的意义 总被引：14，自引：2，他引：14
本文应用多种技术方法,对微亮晶碳酸盐岩的成岩作用及其成因从宏观至微观进行了分析。根据岩石矿物学、地球化学和有机地球化学等研究证明,它是早期成岩过程中,在超高压的大气 CO_2,水平急剧下降的转折期,快速石化作用形成的具等粒结构μm级的微亮晶方解石集合体。MT 碳酸盐岩微亮晶成岩作用有两种类型:一是主要发生在海底沉积软泥中,在其底基质软泥中经差异压实作用形成褶皱肠状及复杂形的 MT 构造;二是直接在海水中或重力流搬运过程中形成的微亮晶球粒(核)。简言之,MT 碳酸盐岩石是在地球早期浅海环境下,由于微生物自养作用形成的地球化学成因产物。微亮晶碳酸盐岩是约束古大气圈和古海洋环境变化的最灵敏标志。通过详测 MT 丰度值和编制地球古大气圈 CO_2水平演化模式等,在前寒武纪发现有太古宙末期、早元古宙末期、中元古宙中期和新元古宙早-中期四个 MT 碳酸盐岩发育高峰值期,证明全球古大气圈 CO_2水平发生过四次不连续性、跳跃式下降周期,直到晚新元古宙未,全球雪球事件的发生,导致了 MT 碳酸盐岩的消失。其后,才进入显生宙的 CO_2低水平状态。MT 碳酸盐岩具有重要的油气资源远景,应予以重视。 相似文献
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超大陆（Supercontinent）是在地球演化某一阶段所形成的几乎包含当时所有陆块的一个大陆。超大陆的聚合是通过全球性碰撞造山事件来完成的，而超大陆的裂解往往是超级地幔柱作用的结果。因此，超大陆的聚合与裂解事件势必对地球的水圈、大气圈和生物圈产生重要影响，进而影响地球的宜居环境。在超大陆聚合过程中，大陆深俯冲会导致大陆总体面积的减少和大洋面积的增加，从而导致全球海平面的下降；另一方面，在超大陆的聚合期间，地幔岩浆喷发至地表的机会明显减少，通过火山射气进入大气圈中的CO2含量会急剧降低，从而形成极端寒冷干燥的冰室（Icehouse）气候，冰碛岩在低纬度地区广泛出现，不利于生物生存，或导致生物大量灭绝。相反，在超大陆裂解期间，大陆地壳会遭受拉伸减薄，大陆面积相对增加，大洋面积减少，海平面上升；另外，导致超大陆裂解的超级地幔柱所喷发的巨量玄武岩会导致洋壳加厚，也会导致海平面的上升；此外，超级地幔柱巨量玄武质岩浆的喷发会导致大气中CO2浓度的增加，形成温暖潮湿性的气候（Greenhouse），有利于生命复苏或大爆发。然而，目前有关超大陆聚散的环境效应研究还处于初步阶段，而且主要局限于Pangea超大陆聚散对水圈、大气圈和生物圈的影响研究，一些研究结论的可靠性也有待于通过对Rodinia和Columbia/Nuna等更古老的超大陆聚散的研究结果加以证实。 相似文献
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早期贫氧地球如何演化至现今富氧地球是理解地球宜居性形成与演化的关键,但重建地质历史时期地球大气与海洋氧含量仍是地球科学领域的重大挑战.金属稳定同位素的高精度测试分析为示踪地球大气与海洋氧化历史提供了新的研究手段.以Mo、U、Tl、Cr四种氧化还原敏感金属稳定同位素体系为例,详细介绍了氧化还原敏感金属稳定同位素地球化学行为及分馏机理.在此基础上,系统回顾了金属稳定同位素在研究产氧光合作用的起源、大氧化事件（Great Oxidation Event,GOE）、中元古代大气和海洋氧化还原状态、新元古代氧化事件（NOE）等重大科学问题中的研究进展.金属稳定同位素在重建地球表层圈层氧化过程具有广阔的应用前景,对认识地球宜居性的演化历史以及探索其未来发展趋势具有深远意义. 相似文献
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在地质历史时期的碳循环中,生物的作用很大.生物产氧光合作用消耗CO2而产生有机质与O2;有机质及生物成因碳酸盐岩埋藏又进一步固定CO2并减少O2消耗,所以生物产氧光合事件与冰期、成（增）氧期应存在因果关系.论述了5次事件,分别是:与产氧光合蓝细菌有关的古元古代初期大氧化事件（Early Proterozoic great oxygenation event,GOE）、与真核生物辐射事件有关的新元古代大成氧事件（Neoproterozoic oxidation event,NOE）、与早期陆生植物繁盛事件有关的晚奥陶世增氧和冰期事件、与维管植物繁盛事件有关的石炭纪-二叠纪增氧和冰期事件及与被子植物和浮游微植物繁盛有关的第四纪冰期事件.结果表明,5次成氧事件和冰期与生物事件有因果关系,主要表现为,都有冰期和成氧事件共存或相继出现的证据,反映大气CO2降低和O2增加同时或相继发生,而这只能由生物的光合作用及其产物的埋藏造成.这说明生物不仅仅是适应于环境,它也对环境产生重大影响,生物与环境的这种相互作用在漫长的地质历史中表现为协同演化.但是早期生物事件并不立刻产生成氧或冰期等环境效应,这种效应开始是微量的,逐渐积累,达到阈值后才发生质变,所以在时间上是滞后的.随着生物多样性和丰度的增加,这种效应越来越大,速率越来越快,滞后性逐渐减弱,耦合性日渐明显.生物与地球环境之间的相互作用构成了生物与地球系统的自我调节,使地球与其他星球不同,其表层始终保持在生命宜居的环境范围内.今天人类更要理智地、科学地善待地球,避免对地球造成重大的负面影响. 相似文献
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已知在无氧条件下天然矿物菱铁矿能成功水解微囊藻毒素-LR(MC-LR),然而实际应用过程中难以避免水中溶解氧(O2)的存在,因此有必要深入研究不同溶氧量(DOC)条件下菱铁矿对MC-LR降解的影响。本文通过在无氧和有氧条件下菱铁矿对MC-LR的降解实验,发现在有氧条件下(溶氧量1.62～21.87 mg/L), MC-LR的降解速率均比无氧条件(k0=0.030 16 mg·L-1·h-1)高且其降解速率随O2含量增加而依次增加,当O2加入量为1.0 mL(溶氧量21.87 mg/L)时,菱铁矿对MC-LR降解速率最大(0.083 34 mg·L-1·h-1),为无氧条件下的2.76倍。通过外加腐殖酸(humic acid, HA)和自由基进行捕获实验,发现FeCO3能直接活化O2产生超氧自由基(·O~-2),以实现对MC-LR的氧化,但外加HA抑... 相似文献
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The oxygen content of the Earth's surface environment is thought to have increased in two broad steps: the Great Oxygenation Event (GOE) around the Archean–Proterozoic boundary and the Neoproterozoic Oxygenation Event (NOE), during which oxygen possibly accumulated to the levels required to support animal life and ventilate the deep oceans. Although the concept of the GOE is widely accepted, the NOE is less well constrained and its timing and extent remain the subjects of debate. We review available evidence for the NOE against the background of major climatic perturbations, tectonic upheaval related to the break-up of the supercontinent Rodinia and reassembly into Gondwana, and, most importantly, major biological innovations exemplified by the Ediacarian Biota and the Cambrian ‘Explosion’.Geochemical lines of evidence for the NOE include perturbations to the biogeochemical cycling of carbon. Generally high δ13C values are possibly indicative of increased organic carbon burial and the release of oxidative power to the Earth's surface environment after c. 800 Ma. A demonstrably global and primary record of extremely negative δ13C values after about 580 Ma strongly suggests the oxidation of a large dissolved organic carbon pool (DOC), the culmination of which around c. 550 Ma coincided with an abrupt diversification of Ediacaran macrobiota. Increasing 87Sr/86Sr ratios toward the Neoproterozoic–Cambrian transition indicates enhanced continental weathering which may have fuelled higher organic production and burial during the later Neoproterozoic.Evidence for enhanced oxidative recycling is given by the increase in sulfur isotope fractionation between sulfide and sulfate, exceeding the range usually attained by sulfate reduction alone, reflecting an increasing importance of the oxidative part in the sulfur cycle. S/C ratios attained a maximum during the Precambrian–Cambrian transition, further indicating higher sulfate concentrations in the ocean and a transition from dominantly pyrite burial to sulfate burial after the Neoproterozoic. Strong evidence for the oxygenation of the deep marine environment has emerged through elemental approaches over the past few years which were able to show significant increases in redox-sensitive trace-metal (notably Mo) enrichment in marine sediments not only during the GOE but even more pronounced during the inferred NOE. In addition to past studies involving Mo enrichment, which has been extended and further substantiated in the current review, we present new compilations of V and U concentrations in black shales throughout Earth history that confirm such a rise and further support the NOE. With regard to ocean ventilation, we also review other sedimentary redox indicators, such as iron speciation, molybdenum isotopes and the more ambiguous REE patterns. Although the timing and extent of the NOE remain the subjects of debate and speculation, we consider the record of redox-sensitive trace-metals and C and S contents in black shales to indicate delayed ocean ventilation later in the Cambrian on a global scale with regard to rising oxygen levels in the atmosphere which likely rose during the Late Neoproterozoic. 相似文献
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东濮凹陷盐湖相原油中杂原子化合物研究薄弱。采用高分辨率质谱技术、结合色谱-质谱,对东濮凹陷盐湖相、淡水湖相原油、烃源岩中的含氮、氧化合物进行了检测。结果表明,原油中含有丰富的氮、氧化合物, N1、O1和O2占绝对优势;随成熟度增加,N1和O1类化合物相对丰度增加、O2类化合物相对丰度降低、氮/氧化合物的缩合度增加、烷基侧链碳数范围降低,提出了多项氮、氧化合物的成熟度辅助识别指标,建立了DBE15/DBE9-N1和DBE15+/DBE14--N1与折算镜质体反射率之间的定量关系式。通过对氮、氧化合物的油-油、油-岩对比,认为东濮凹陷盐湖相原油主要来自成熟烃源岩。基于高分辨率质谱的氮、氧化合物具有重要的成熟度评价、油源对比、油气运移示踪的应用前景。 相似文献
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氧逸度可以用于定量描述一个体系的氧化还原状态,是地球科学非常重要的一个热力学指标。早期地球的氧逸度及其变化趋势的重建,对大气圈、水圈、生物圈乃至整个地球的起源和演化具有重要的科学意义,也是地球科学长期探索的重要目标。锆石提供了地球上已发现的最古老天然样品,几乎是目前研究早期(冥古宙)地球的唯一可靠对象。近年来的研究发现,锆石中Ce的含量对其母岩浆体系的氧逸度很敏感,并由此发展出了锆石的Ce氧逸度计。这一技术对认识早期地球的氧化还原状态十分关键。文章对锆石Ce氧逸度计进行了简单介绍,进而对早期地壳和地幔的氧化还原状态进行了综合评述。在此基础上,对早期地球几个重要圈层(大气圈、大陆地壳和上地幔)氧逸度的演化及相互间的耦合关系进行了讨论。 相似文献
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任一特定时期的地质演化都必定源自前期背景,并影响后继地质作用。元古宙的构造特征及晚古生代的地质记录可帮助我们更好地认识早古生代华北板块的构造-沉积演化,这一演化包括4 个阶段。第1 阶段(∈1-∈3)以被动陆缘的发育和全球海平面上升为特点,二者叠加形成强烈的相对海平面上升,并在南、北边缘形成早期沉积。第2 阶段(O1y-O1l)表现为因洋壳俯冲导致的西南部构造抬升及全球海平面下降,二者结合形成的相对海平面下降在华北中部及西南部形成分布广泛的不整合面及白云岩。第3 阶段(O1m-O2)期间,来自南、北的挤压导致以边缘上凸为特点的板块变形,在伴以全球海平面上升的情况下导致轻度的相对海平面上升并形成板块中部局限陆表海的膏岩沉积。第4 阶段(O3-C1)则是强烈的南北挤压和全球海平面下降导致华北大陆板块整体鞍状抬升和长期不整合的发育,该不整合在北部及南部的侵蚀作用明显强于中部。 相似文献
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本文以四川盆地西北盆缘的广元、绵阳、德阳、成都、雅安为研究对象,探究2015~2019年5大城市空气质量及大气气溶胶污染特征变化规律,以期为深入揭示四川盆地城市大气气溶胶污染特征提供参考。通过对环境监测站实时数据,使用SPSS21.0软件进行数据分析得出成都、德阳、绵阳3城市因人为污染贡献较大和四川盆地封闭的地形的原因导致的PM2.5、PM10、NO2、O3污染相对较重,雅安、广元因人为污染贡献小、有利于污染物扩散的风向因而空气质量良好。整体上PM2.5、PM10、SO2、NO2均表现为夏季低、冬季高,而O3具有相反的季节变化特征。SO2、NO2、PM2.5、PM10与相对湿度、降水量、平均气温均呈负相关关系,而与平均气压呈正相关关系。 相似文献
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五氟化溴法在分析氧化物和硅酸盐矿物的氧同位素组成时,反应温度与反应时间是关键要素.在保证反应时间的前提下,研究较高反应温度条件（550~800 ℃）对五氟化溴法氧同位素组成分析的影响.在高反应温度条件下对国家标准物质GBW04409进行氧同位素样品制备与同位素组成分析表明:反应温度在550~675 ℃,获得了较足量的O2产率,δ18O集中在10.4‰~11.8‰范围,准确度较高;反应温度高于700 ℃后,O2产率降低,δ18O分布在10.8‰~26.8‰范围,δ18O产生明显的正偏差;通过分次氟化反应、合并收集气体的方式获得了与标准物质推荐值相吻合的δ18O分析结果.在高于700 ℃的反应温度条件下,BrF5与镍反应器发生反应,增加了试剂消耗.由于BrF5试剂量不足,导致O2产率偏低从而引起氧同位素分馏. 相似文献