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地球表层大气氧浓度的显著增高是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境,促进了生命演化,而且加速了表生地质过程,形成一系列适应环境突变的岩石和重要矿床。地球在前寒武纪时期曾发生过两次大气快速增氧事件,分别为大氧化事件(GOE)和新元古代氧化事件(NOE)。本文主要论述华北陆块新太古代晚期增氧事件的时限及其对成矿和生命演化的影响。华北陆块新太古代晚期形成千余个氧化物相BIF型铁矿床和矿点,属于阿尔戈马型,累计查明资源储量约335.36亿t,占全国铁矿总资源储量46%。该类矿床和矿点形成于弱碱性氧化环境,成矿时代主要介于2.56~2.52 Ga,并经历了2.51~2.50 Ga的变质作用。通过对BIF型铁矿床中矿石的Ce异常、铁同位素组成和硫同位素非质量分馏效应(MIF-S)等特征研究,显示在2.56~2.52 Ga期间大气圈的氧浓度大幅度升高,并由缺氧还原环境变为具一定氧浓度(1%~10%PAL)的氧化环境,暗示华北陆块在此期间曾出现过一次显著的增氧事件。其对华北陆块的成矿作用产生了重要影响,主要表现在以下三个方面:(1)形成大量氧化物相BIF型铁矿床,这是中国最重要的铁矿床类型和铁矿石开采对象,但缺少碳酸盐相BIF型铁矿床的产出;(2)制约了新太古代晚期VMS型铜锌块状硫化物矿床的发育,目前仅在辽北红透山地区有报道;(3)缺失南非兰德型金-铀砾岩矿床。此外,此次增氧事件也加速了华北陆块上生命演化的进程。一般来说,从以单细胞为主的真核生物演化到宏观多细胞真核生物大约需经历1.6~1.7 Ga。然而,华北陆块从新太古代晚期(2.56~2.52 Ga)的增氧事件到中元古代蓟县纪高于庄组宏观化石的发现,即从以单细胞为主的真核生物向宏观多细胞真核生物演化仅经历了约1.0 Ga。上述研究结果表明,华北陆块上第一次出现显著增氧过程的时限为2.56~2.52 Ga,不仅时间上比全球其他地区(~2.4 Ga)早了约1亿多年,而且生命演化也比其他地区提早0.6~0.7 Ga。 相似文献
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古元古代大氧化事件（2.43～2.06 Ga）代表了地球大气氧含量首次显著升高,是地球宜居环境形成的关键时期。大氧化事件及相关碳循环扰动事件的研究,对理解地球宜居环境的形成与早期生命的演化十分重要,一直是地学领域的“热点问题”。通过系统梳理大氧化事件的研究进展,重点讨论了大氧化事件的时间框架以及启动过程与机制、大氧化事件期间碳同位素正漂移事件（Lomagundi-Jatuli事件）和大氧化事件结束后碳循环扰动事件3个方面的内容：(1)大氧化事件的启动具有间歇断续式特点,启动机制的研究呈现多元化观点;(2) Lomagundi-Jatuli事件期间大气—海洋系统先后经历了氧化与脱氧过程,事件的启动机制可能是海洋初级生产力的提高,但不排除其他机制（如地球深部碳循环）的影响;(3) Lomagundi-Jatuli事件后期全球范围内有机碳埋藏量显著上升且一直持续到1.7 Ga左右（Shunga事件）,期间伴有碳同位素负漂移事件（Shunga-Francevillian事件）,这2次事件的机制尚待深入研究。 相似文献
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寒武纪早期大气-海洋氧含量与生命大爆发 总被引：1，自引：0，他引：1
寒武纪早期(541~510Ma)地球环境与这一时期生命大爆发之间的关系一直是地球生物学研究的热点问题之一。本文系统总结了目前寒武纪早期大气-海洋氧含量与这一时期生命辐射之间关系的3种假说:大气-海洋的氧含量增加导致了寒武纪生命大爆发;寒武纪生命大爆发导致了大气-海洋氧化以及二者之间没有因果关系。3种假说均有相应的支持证据,但也存在与寒武纪早期海洋化学记录、与现代海洋观察不符和上述假说均未考虑寒武纪早期生命演化所展示的时空差异性等问题。在上述3种假说的基础之上,本文通过对寒武纪构造活动、陆源输入、海洋化学和生命演化等最新资料的综合讨论和分析表明:寒武纪早期地球环境与生命辐射之间很可能是相互作用与协同演化关系,而非简单的单向关系。 相似文献
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现代酸性矿山废水(AMD)环境被认为是地球早期环境的理想对应物.AMD的水环境具有金属含量高、pH低的特点,这与太古代-早元古代时期海洋的某些环境条件十分类似.然而,尽管AMD的环境条件恶劣,但仍然栖息着非常丰富的原核和真核微生物,在这其中那些嗜酸的、营光合作用的真核微生物类群(特别是Euglena mutabilis)更是引起众多科学家极大的研究兴趣.本文全面概述了在AMD环境中发现的真核微生物Euglenids种群的生物化学、生理学和生物地球化学特征,以及这些特征对于理解生命演化和早期地球环境条件等方面的指示性作用.Euglenids的细胞具备区域化功能,因而具备需氧和厌氧的蜡酯和甾醇的双生物合成途径,同时它们还可以形成生物膜,所有这些均使得Euglenids能够在早期地球极端恶劣的环境条件下生存并持续演化.在AMD酸性环境中发育的富铁叠层石、嗜酸微生物的脂类化合物及其碳同位素比值以及它们独特的生理和生化特征可用于阐述真核生物的演化、地球早期大气中氧气的产生、条带状富铁建造的形成以及地球早期的环境演化等. 相似文献
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氧气对真核生物的起源和早期演化至关重要,但是有关元古宙中期大气和浅海氧气浓度的限定却分歧很大,目前存在持续低氧(<0.1%~1%现代大气水平,PAL)、相对高氧(>4%PAL)和动态波动等多种观点。为了进一步揭示真核生物集中分布的浅海水体的氧化还原条件,文中选择华北中元古界雾迷山组四段下部环潮坪碳酸盐岩为研究对象,通过稀土Ce异常重建当时正常浪基面之上海水的氧化还原状态。结果表明,雾迷山组四段下部1段厚约150m的碳酸盐岩地层(~1480-1475Ma)具有明显的Ce负异常(Ce/Ce*=0.82±0.11,n=10),而下伏和上覆地层均为具弱Ce正异常的碳酸盐岩,可能代表了1次持续时间约5Ma的浅海脉冲式增氧过程。该层段的脉冲式增氧可能表明元古宙中期浅海氧气浓度存在频繁波动,并非处于稳定的低氧或相对高氧平台状态。该研究成果有助于进一步确定元古宙中期浅海氧化还原状态和演变特征,并为探讨海水氧化还原状态对早期真核生物演化的影响提供重要信息。 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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华北燕山地区中新元古代沉积记录及其古气候、古环境特征 总被引：10，自引：0，他引：10
大量研究表明大约 1．0～0．8GaBP时期，全球形成统一的Rodinia超大陆，当时华北地块处于中低纬度地区，与劳伦及西伯利亚地块相连。燕山地区的中上元古界是以大套碳酸盐建造为主的结晶基底之上的第一盖层沉积。元古代地球大气-海洋系统发生了 O2增多、CO2减少的古全球变化，1．85GaBP开始由还原性转变为氧化性，随着条带状硅铁沉积在全球的终止，出现广泛的红土堆积。甾烷、藿烷及类异戊二烯等生物标志物在前寒武纪沉积中的大量检出，表明早在古元古代地球上就可能已经有真核生物、真菌及光合细菌存在。近年来燕山中元古界长城系、蓟县系发现大量地球早期生物化石，包括真核藻类、多细胞藻类、颗石藻、藻叠层石及后生动物遗迹等，对探讨各种生命形式的起源与演化、恢复古环境与古气候变化过程都具有重要的意义。 相似文献
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太古宙—元古宙过渡分界及成矿动力体制转换 总被引：4，自引：0，他引：4
太古宙与元古宙之间分界时限较窄、测年数据偏新和混乱, 极大遏制了地球早期基础地质的深入研究.通过太古宙与元古宙分界标志和过渡标志的确定, 将太古代—元古代间动力体制转换类型划分为4种: 挤压体制向扩张体制转换; 垂直运动与水平运动间转换; 水平主压应力场转换; 地幔柱体制向板块构造体制转换.太古代与元古代间动力体制转换产物主要为真核生物、放射性元素、岩浆、矿产, 各自形成时限可达(3~5) × 108 a.太古宙与元古宙之间分界不应以单一年代划分, 而是一个渐变过渡的界线, 可初步确定在2.2 0~2.80Ga之间.太古宙—元古宙界线的划分应与地球动力学和构造体制等重大事件相联系, 此研究为探求早期深部成矿作用带来新的启迪 相似文献
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V. N. Sergeev M. A. Semikhatov M. A. Fedonkin N. G. Vorob’eva 《Stratigraphy and Geological Correlation》2010,18(6):561-592
A new suggested model outlining the evolution of the organic world from the mid-Early Proterozoic (∼2.0 Ga) to the Early Cambrian
is based on data characterizing the relevant chert-embedded and compression-preserved organic-walled microbiotas, impressions
of soft-bodied multicellular organisms, and biomarkers. Critical analysis of overall paleontological data resulted in the
distinguishing of seven successive assemblages of Proterozoic micro- and macrofossils. Being of global geographic range, the
assemblages correspond to the major stages in evolution of the organic world and typify global units which are termed the
Labradorian (∼2.0–1.65 Ga), Anabarian (1.65–1.2 Ga), Turukhanian (1.2–1.03 Ga), Uchuromayan (1.03–0.85 Ga), Yuzhnouralian
(0.85–0.635 Ga), Amadeusian (0.635–0.56 Ga), and Belomorian (0.56–0.535 Ga). Characteristic of the Labradorian unit are microfossil
assemblages of the Gunflint type including remains of morphologically bizarre prokaryotic microorganisms: star-like Eoastrion, umbrella-shaped Kakabekia, dumbbell-shaped Xenothrix, and some others. Fine-grained siliciclastic deposits of the same age yield the oldest remains of millimeter-sized eukaryotes:
spherical to ribbon-like Chuaria and Tawuia. Microfossils prevailing in shallow-water carbonate facies of the Anabarian unit are akinetes of nostocalean cyanophyceae
Archaeoellipsoides and entophysalidacean cyanobacteria Eoentophysalis, whereas acanthomorphic acritarchs Tappania and Shuiyousphaeridium dominate the assemblages of open-shelf facies, where they are associated with the first-found rare macroscopic multicellular
fossils Horodyskia. The distinguishing feature of the next Turukhanian unit is the first occurrence of filamentous red alga Bangiomorpha and the stalked cyanobacterium Polybessurus. The Uchuromayan unit is characterized by the appearance and worldwide radiation of structurally complicated eukaryotic microorganisms,
primarily of acanthomorphic acritarchs Trachyhystrichosphaera and Prolatoforma, branching thalli of green algae Aimophyton, Palaeosiphonella, Palaeovaucheria and Proterocladus, and of spiral-cylindrical cyanobacteria Obruchevella. In the Yuzhnouralian unit is recorded the first occurrence of vase-shaped testate amoebas Melanocyrillium, Cycliocyrillium, and others, and of scale microfossils Characodictyon, Paleohexadictyon, etc. As distinct from the others, the Amadeusian unit characterizes the global expansion of acanthomorphic acritarchs of
complex structure (the Pertatataka-like assemblage of Tanarium, Cavaspina, Appendisphaera, and others) and associated remains of red algae and cyanobacteria Obruchevella. The terminal Belomorian unit marks the extinction of Pertatataka-type microfossils, the appearance of soft-bodied multicellular
organisms on different continents, and the origin of diverse skeletal fossils in the terminal phase. 相似文献
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近年的研究表明,地球生命可能起源于距今39~36亿年之间。除了碳元素以外,水、氮、氢、磷等元素也是生命起源的必备条件,黏土矿物和金属硫化物是有机质合成的重要催化剂,有热液活动的碱性热水环境是最有利生命发生的孵化场。自原核生物在约3.5 Ga出现之后,生命就一直表现为与环境的协同进化关系。大气圈氧化是地球史上最重大的地质事件之一,它不仅改变了地球表层环境条件、加速了表生地质过程和新矿物的产生,而且改变了海洋化学条件和元素循环。大气圈氧化事件的根本在于产氧蓝细菌的出现,元古宙中期海洋化学性质的整体转换也与微生物过程密切相关。新元古代多细胞生物的繁盛和末期后生动物的出现及其在寒武纪初期的快速多样化是生物圈演化的重大飞跃。这个过程也与海洋氧化增强及其导致的海洋化学变化密切相关,其中硫化水域消失和减弱以及海水中微营养元素可得性增加可能是重要因素,这也与微生物过程直接相关。 相似文献
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Tectonics and surface effects of the supercontinent Columbia 总被引：10，自引：2，他引：8
Assembly of the supercontinent Columbia at about 1.85–1.90 Ga coincided with several events that affected the entire earth. The oldest worldwide network of orogenic belts formed at the same time. Although some granite–granodiorite (GG) suites had formed earlier, the GG suites became common in the 1.8–1.9 Ga orogenic belts. These suites succeeded the older tonalite–trondhjemite–granodiorite (TTG) suites, which were not produced after 1.8 Ga. Changes on the earth's surface at 1.8–1.9 Ga include rapid increase in the concentration of oxygen in the atmosphere and oceans and probably the evolution of eukaryotes. All of these surface changes occurred as Columbia accreted, and the assembly of Columbia may have contributed to the drastic changes in the earth's surface environment as well as to the evolution of primitive life forms. 相似文献
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华北克拉通古元古代末-新元古代地质事件——来自北京西山地区寒武系和侏罗系碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学的证据 总被引：15，自引：10，他引：5
华北克拉通是否同华南克拉通一样保存有与Rodinia超大陆聚合和裂解有关的年龄记录是理解华北克拉通元古宙构造演化的重要科学问题.本文对位于华北克拉通燕辽裂陷槽的北京西山地区的寒武系和侏罗系碎屑岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,目的是通过碎屑锆石年龄揭示华北克拉通前寒武纪尤其是古元古代末-新元古代重要地质事件.定年结果显示,北京西山寒武系徐庄组的钙质细砂岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～1.38Ga和～1.14Ga.此外,还有～ 1.56Ga、～912Ma、～814Ma、～740Ma、～630Ma和～507Ma的年龄组.侏罗系窑坡组长石质岩屑细砂岩和粉砂质泥岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～2.5Ga、1.88～1.8Ga、～1.74Ga、～1.6Ga和186Ma.此外,还有～2.77Ga、～2.0Ga、～1.2Ga、～488Ma、～256Ma和～233 Ma的年龄组.这三个岩石具有较低的成分和结构成熟度,指示较近的物源区,其碎屑物质可能大部分来自华北克拉通内部和北缘,因此其碎屑锆石的年龄组可记录华北克拉通前寒武纪重要地质事件.～2.77Ga、～2.5Ga、2.1～ 2.0Ga和1.88～1.8Ga的年龄组分别对应华北克拉通早前寒武纪发生地壳生长、克拉通化、裂谷和造山等重要地质事件;～ 1.74Ga、～ 1.6Ga、～ 1.56Ga、～1.38Ga、～912Ma和～814Ma的年龄组记录了华北克拉通最终克拉通化后开始的古元古代末-新元古代的多期裂谷事件.与1.3～ 1.0Ga、～740Ma和～630Ma的年龄组相对应的岩石在华北克拉通出现甚少,而该时期的岩浆岩和变质岩在华南克拉通广泛发育,且可能与Rodinia超大陆汇聚和裂解的不同阶段相对应.华北克拉通显生宙碎屑岩中碎屑锆石保存的古元古代末-新元古代地质事件的记录对探讨华北克拉通在元古宙的地质演化及华北克拉通与华南克拉通的关系可提供重要的依据. 相似文献
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近年来，早期生命和古环境成为地学研究的热点，生物标志化合物在前寒武纪生命演化和环境研究中发挥着越来越重要的作用。在前寒武系地层中检测到的主要生物标志化合物为：烷烃（包括正构烷烃和异构烷烃、烷基环烷烃）、无环类异戊二烯烃、萜烷（包括三环萜、藿烷、2α-甲基藿烷和3β-甲基藿烷、重排藿烷、新藿烷、降新藿烷）、甾烷（包括C26-C30甾烷、4-甲基甾烷、甲藻甾烷、2-甲基甾烷和3-甲基甾烷、重排甾烷）、类胡萝卜素等。由于不同生物标志化合物的生物前驱物赋存于不同环境之中，并与环境协同演化，分析地层中生物标志化合物组合不仅可得到其前驱物组成信息，还可以获取古环境判断的重要标志。从已知生物标志化合物分析可以发现，在2．7Ga以前就存在生氧光合作用的蓝藻或蓝菌，真核生物可能已经存在，但在古、中元古代，海洋仍以缺氧环境为主，而生物仍以原核生物占优势。新太古代蓝藻或蓝菌的出现虽促进了大气圈的氧化，但海洋氧化的滞后明显制约了真核生物的发展，导致在2．78～0．6Ga长达20多亿年的时间里，生物演化缓慢。 相似文献
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滇中易门地区古元古界易门群亮山组多细胞生物的年代学约束 总被引：1，自引：0，他引：1
滇中易门地区古元古界易门群亮山组中赋存有保存较好的多细胞生物化石,是大氧化事件,或广义的Lomagundi事件中生物与环境协同演化的产物。由于亮山组中普遍缺乏火山岩夹层及多期构造热事件的扰动,给精确测定这些多细胞生物的时代带来一定困难。以易门县铜厂地区罗洼垤组顶部灰白色凝灰岩1件、亮山组灰白色凝灰岩1件、粉砂质凝灰岩1件、灰黄色钙质粉砂质凝灰岩2件共5件样品260个锆石同位素测试结果为研究对象,结合区域构造热事件的分析,较准确地厘定了易门地区古元古界易门群亮山组中多细胞生物发育的时代为2.18～2.05Ga,与非洲加蓬Franceville地区发现的群居多细胞生物的时代一致,表明地球早期重大地质事件的同时性。 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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N.L. Dobretsov 《Russian Geology and Geophysics》2010,51(6):592-610
The paper is a synthesis of models for basic geodynamic processes (spreading, subduction transient into collision, mantle plumes) in relation with the Earth's evolution and regularly changing geodynamic parameters. The main trends and milestones of this evolution record irreversible cooling of the Earth's interior, oxidation of the surface, and periodic changes in geodynamic processes. The periodicity consists of cycles of three characteristic sizes, namely 700–800 Myr global cycles, 120, 90, and 30 Myr smaller cycles, and short-period millennial to decadal oscillations controlled by changing Earth's orbital parameters and, possibly, also by other extraterrestrial factors. Major events and estimates of mantle and surface temperatures, heat flow, viscosity, and the respective regimes of convection and plume magmatism have been reported for the largest periods of the Earth's history: Hadean (4.6–3.9 Ga), Early Archean (3.9–3.3 Ga), Late Archean (3.3–2.6 Ga), Early Proterozoic (2.6–1.9 Ga), Middle Proterozoic (1.9–1.1 Ga), Neoproterozoic (1.1–0.6 Ga), and Phanerozoic with two substages of 0.6–0.3 and 0.3–0 Ga.Current geodynamics is discussed with reference to models of spreading, subduction, and plume activity. Spreading is considered in terms of double-layered mantle convection, with focus on processes in the vicinity of mid-ocean ridges. The problem of mafic melt migration through the upper mantle beneath spreading ridges is treated qualitatively. Main emphasis is placed on models of melting, comparison of experimental and observed melt compositions, and their variations in periods of magmatic activity (about 100 kyr long) and quiescence. The extent and ways of interaction of fluids and melts rising from subduction zones with the ambient mantle remain the most controversial. Plume magmatism is described with a “gas torch” model of thermochemical plumes generated at the core-mantle boundary due to local chemical doping with volatiles (H2, CH2, KH, etc.) which are released from the metallic outer core, become oxidized in the lower mantle, and decrease the melting point of the latter. The concluding section concerns periodicities in endogenous processes and their surface consequences, including the related biospheric evolution. 相似文献