第八届青年地学论坛

地球早期生命起源和演化是地球和生命科学领域备受关注的前沿科学问题（Dodd et al., 2017; 沈保丰等, 2021）。太古宙火山-沉积序列中不仅蕴藏了适宜最早期生命存在的环境信息（Hofmann et al., 1999; Ohtomo et al., 2014），并且保留了关键的生命元素-同位素信息及生物有机质记录。其中，条带状铁建造（Banded Iron Formation, BIF）作为太古宙分布最为广泛的海相化学沉积岩，其形成过程广泛受到微生物活动的影响，是探寻地球早期生命记录的良好载体（Czaja et al., 2013; Papineau et al., 2019; Dodd et al., 2017）。后期变质作用一般会对沉积成因的生物有机质造成了不同程度的破坏，使其部分生物信息发生改变（Papineau et al., 2011; 2019），使得我们识别早期生命记录面临巨大挑战。然而，目前对变质过程中有机质保存和转变的机理研究相对较少，尤其缺乏对变质作用影响生物有机分子层面的认知。
本研究选取华北克拉通新太古代火山-沉积岩序列中典型的条带状铁建造，利用高分辨率成像以及纳米分子地球化学分析方法，识别了其中的早期生命记录和变质作用改造的直接证据。结果显示，有机质常与沉积成因的磷灰石伴生，并且保留了痕量的关键生物分子官能团，指示出其生物成因。拉曼光谱分析表明，有机质的最高结晶温度（约500℃）与该区域岩石记录的角闪岩相变质条件一致；全岩碳同位素组成也记录了沉积后的生物再矿化过程，其间释放的气体碳氢化合物以次生包裹体的形式保留了下来。基于岩石地球化学观察，进一步的分子动力学模型结果与样品中的生物分子官能团稳定性相符，指示出进变质作用过程中特定矿物对有机质保存的重要性。另一方面，在纳米尺度上存在与后期退变质作用（绿泥石化）有关的有机质蚀变改造。该过程可能是导致有机质中特定官能团缺失的重要原因，其中纳米限域效应发挥了关键作用。本研究指示出不同变质作用过程中矿物-有机质相互作用对生物分子官能团的影响，为研究地球早期生命形式提供了重要依据。
 

早期生命,变质作用,条带状铁建造,纳米地球化学,分子动力学