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深海溶解的O2来自海底玄武岩中铁的氧化态

自然体积553，页面323 - 327 (2018）引用本文

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摘要

在过去的地质历史中，深海的氧化作用与大气分子氧分压(O2)和现代海洋生物地球化学循环的出现1，2，3.，4，5．它还与早期动物的起源和多样化有关3.，5，6，7．一般认为，在大约25亿到8亿年前，深海基本上是缺氧的1，2，3.，4，5，6，7，8，9，10，11，12据估计，大约在8亿至4亿年前，发生了深海氧化作用，大气中氧气的分压相应增加到足以进行这种氧化作用的水平3.，5，7，11，13．这段时间内的深海溶解氧浓度通常是通过古大陆架或斜坡沉积物中保存的地球化学特征来估计的，这些特征只能间接反映深海的地球化学状态。在这里，我们提出了一个更直接地反映深海氧浓度的记录，基于铁的比例3 +对海洋盆地热液蚀变玄武岩中总铁含量的影响。我们的数据允许定量估计35亿年前到1400万年前的深海溶解氧浓度，并表明深海氧合发生在显生宙(5.41亿年前到现在)，可能直到古生代晚期(不到4.2亿年前)才发生。

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图1:平均Fe3 +/ΣFe特定蛇绿岩玄武岩与钻探洋壳的比值。
图2:铁的直方图3 +/ΣFe比值从个别样本作为时间周期的函数。
图3:Fe3 +/ΣFe蛇绿玄武岩与大陆火山岩(包括陆上火山岩)的比值。
图4:计算的深海O2浓度随时间的变化与之前的估计相比O2、自动取款机．

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下载参考

确认

D.A.S.承认与M. Bender、B. Buffett、D. DePaolo、J. Eiler、S. Finnegan、W. Fischer、J. Higgins、A. Saal和E. Stolper的讨论。我们感谢D. Canfield对先前草稿的建议。C.B.K.感谢安和戈登盖蒂基金会的支持。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 加州大学伯克利分校地球与行星科学系，美国加州94720

    丹尼尔·a·斯托珀和c·布伦欣·凯勒

  2. 伯克利地质年代学中心，美国加州伯克利94720

    C.凯勒

作者
  1. 丹尼尔·a·斯托珀
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. C.凯勒
    查看作者出版物

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贡献

D.A.S.构思了这项研究，并编制了蛇绿岩玄武岩数据。C.B.K.提供了大陆火山资料。两位作者都对数据分析、建模和写作做出了贡献。

相应的作者

对应到丹尼尔·a·斯托珀．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息自然感谢L. Kump和E. Sperling对这项工作的同行评审所作的贡献。

出版商注:施普林格《自然》杂志对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1 Fe3 +/ΣFe，总铁，和样品年龄。

一个、铁3 +/ΣFe与所有蛇绿玄武岩数据的总铁。回归线(灰色虚线)是对所有数据的线性回归，95%置信区间为灰色阴影。b，所有蛇绿岩数据的总铁与年龄的关系。回归线(灰色虚线)是对所有数据的线性回归，95%置信区间为灰色阴影。中的回归线的组合一个而且b表示Fe的最大位移3 +/ΣFe在过去35亿年的比值为0.04±0.03 (2σ）.

扩展数据图2 Fe3 +/ΣFe与前寒武纪蛇绿玄武岩的总铁。

回归线(灰色虚线)是通过前寒武纪蛇绿玄武岩的线性回归，95%置信区间为灰色阴影。斜率在2处与0没有区别σ的水平。如果在这些样品中发生了二次变质还原，我们可以预期铁含量较低的样品的铁含量始终较低3 +/ΣFe的比值。没有观察到这一现象，说明这种变质还原对Fe的影响并不明显3 +/ΣFe样本比例。

表1平均蛇绿岩Fe的Tukey-HSD两两比较检验3 +/ΣFe的比例
全尺寸表
扩展数据表2 Wilcoxon两两比较检验(与HolmP-校正校正)的平均蛇绿岩Fe3 +/ΣFe的比例
全尺寸表

补充信息

补充表1

此文件包含蛇绿岩玄武岩的编译数据。(xlsx229 kb)

补充表2

该文件包含从钻探海洋地壳编译的数据。(xlsx126kb)

幻灯片

权利和权限

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引用本文

斯托珀，D.，凯勒，C.深海溶解氧的记录2来自海底玄武岩中铁的氧化态。自然553， 323-327(2018)。https://doi.org/10.1038/nature25009

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