为什么在第一次大氧化事件后，地球大气和海洋的氧化迟滞了近20亿年？

已有研究显示，地球经历过两次大氧化事件，最终可能触发了动物快速起源。令人疑惑的是，这两次大氧化事件间隔了近20亿年。对此，中科院南京地质古生物所朱茂炎研究员领导的中英合作团队经过多年探索，采用多种地球化学指标并结合数学模型首次系统论证了海洋溶解有机碳库(DOC)是迟滞元古宙海洋彻底氧化的关键原因。近日，该成果在地球科学期刊《地球与行星科学通讯》发表。

“早期地球极端缺氧，直至距今大约24亿年前后发生第一次大氧化事件。当时大气中的氧气达到了现代大气氧含量的1%水平，导致真核生物在地球上首次出现。”朱茂炎说，奇怪的是，在随后长达十几亿年的时间内，大气氧含量并没有显著增加。

一直到距今5.8-5.2亿年前后发生的第二次大氧化事件，大气中的氧含量才增加到现代大气氧含量的60%以上水平，从而可能触发了多细胞真核生物的大辐射，以及动物的快速起源和寒武纪生命的大爆发。

为什么在第一次大氧化事件之后，地球大气和海洋的氧化程度迟滞了近20亿年呢?

2019年，该中英合作团队在《自然·地球科学》上发文提出：大规模造山运动可以导致原来在海盆中形成巨量蒸发盐矿物通过风化作用向海洋持续输入硫酸盐，这些硫酸盐通过硫酸盐还原菌代谢作用大规模消耗海水中的溶解有机碳，并导致黄铁矿的大规模埋藏，最终导致海洋中有机碳库的减小和海洋的迅速氧化。

近年来，朱茂炎团队在三峡地区南坨村剖面埃迪卡拉纪陡山沱组Ⅱ段地层(约6亿年之前)中识别出一个与地质历史上全球最大的Shu-ram/DOUNCE事件(陡山沱碳同位素负偏移事件)级别相同、但持续时间更短的碳同位素负偏移事件，通过详细的碳、氧、硫、铀、锶等多同位素体系分析，论证2019年提出的假说，为溶解有机碳库的存在是迟滞前寒武纪海洋彻底氧化的关键原因提供了直接证据。

随后多次持续时间更长、强度更大的脉冲式氧化剂输入事件，不断消耗大洋中的溶解有机碳库，促使其最终在寒武纪早期消亡，海洋变得更加氧化，为动物在寒武纪早期的大爆发和复杂海洋生态系统的出现创造了先决条件。