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华北中元古代高于庄组富锰沉积：成因机制及其古环境意义

14、古生物、古地理与古环境 > 专题7：关键地质历史时期地球环境的演变

元古宙中期大气和表层海水的氧气浓度一直是个备受争议的话题。虽然有研究通过Ce异常和Fe组分分析在华北高于庄组（~1.56 Ga）识别出一次增氧事件，但在此次事件之前是否存在短暂的、脉冲式的增氧事件依然不清楚。本研究基于华北高于庄组二段底部约50 m厚的富锰沉积地层，通过沉积学、矿物学以及地球化学等方法，试图揭示其成因机制及其反映的古环境意义。结果显示富锰沉积段主要沉积于风暴浪基面之上的较深的潮下带环境。在高锰含量（MnO>5%），锰以毫米级氧化物结核及含Mn白云石的形式出现于泥质白云岩或页岩中，同时伴随有较高的I/(Ca+Mg)值（0.5–1.7 μmol/mol）和轻微的Ce正异常（1.1–1.2）。但在与富锰段相邻的下伏和上覆地层（MnO<5%）中，Mn主要赋存于含Mn白云石，未见锰氧化物结核，并且具有较低的I/(Ca+Mg)值（<0.5 μmol/mol）和较弱的Ce正异常（1.0–1.1）。结合现代海洋Mn循环特征，可将富锰沉积形成时表层海水氧气浓度估计为>10 μM，足以驱动锰、铈和碘的氧化还原循环，而在富锰沉积之前和之后的阶段的表层海水氧气浓度则<10 μM。该时期富锰沉积在华北地台的广泛分布，指示富锰沉积可能记录了一次盆地尺度的、脉冲式的增氧事件，而多次增氧事件可能最终促进了中元古代早期真核生物的多细胞化。