第七届青年地学论坛

磷是生命重要组成元素之一，参与构成了遗传物质、生物膜、三磷酸腺苷等重要细胞组分。由于在自然水体中浓度较低，因此磷被广泛认为是地质历史上限制海洋初级生产力规模的关键营养元素。前人通过分析条带状铁建造、页岩等沉积记录，发现古老海洋沉积物中磷的含量较低，指出早期海水中磷含量较低，限制了生命的规模。但，由于目前对于早期沉积记录的形成机理、环境影响、成岩及变质作用改造历史等的认识还存在较大不确定性，限制了早期磷循环的定量重建。定量化重建早期磷循环的演化历史将有助于我们解读磷参与的地球-生物协同演化历史。
鉴于此，本研究通过建立水岩相互作用的热力学和动力学模型，考虑到太古宙时期陆地的出露和隆升以及气候、大气和海水成分的演化历史，重点模拟计算了磷在大陆风化、河流输送、海洋循环、沉积埋藏等重要地质过程的地球化学行为和通量。结果表明，随着太古宙中晚期陆地的大规模出露和抬升，大陆风化输送磷的通量升高至与现代地球相当的水平。但是，由于早期海水中富集Fe（II），蓝铁矿（vivianite）可能会沉淀并且导致很低的磷酸根的溶解度。进一步地，考虑到磷在还原性水体中的再循环效率，估算了早期地球供给海洋生物的总磷通量及初级生产力水平。结果表明，太古宙晚期，总磷通量可以供给约10%的现代海洋初级生产力水平，为太古宙末期产氧光合作用快速氧化大气提供了支持。

太古宙,磷循环,海洋初级生产力,大氧化事件,大陆风化