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海洋:原生代中期の海盆で硫酸塩濃度が低く無酸素状態であった証拠

Nature 423, 6940 doi: 10.1038/nature01651

22〜24億年以前に地球表面の酸化状態が大きく進み、さらに化石の記録に大型動物が現れる直前の5億8千年〜8億年以前に生物圏の2回目の酸素化が見られたことについては、多くの独立の証拠が得られている。このように2段階に分かれて起こった酸化は、原生代のほとんどの期間にわたり、海の化学状態が独特であったことを意味する。つまり、始生代の海について推定されているように完全に無酸素で鉄が豊富という状態でも、顕生代の大部分について想定されているように十分に酸素がある状態でもなかったのであろう。原生代の海洋における酸化還元状態は生物進化にとって重要な意味を持っているが、競合する環境モデルに対する制約で実証されたものはほとんどない。本論文では、約15億年前から14億年前の間にオーストラリアのローパー海盆に堆積した、頁岩の鉄化学分析の結果を報告する。頁岩には、酸化された表層水の下の深層水が無酸素状態であった記録があり、頁岩中の硫化鉱の硫黄同位体組成は、古深度の勾配に沿って強い変動を示し、原生代中期の海洋において硫酸塩濃度が低かったことを示している。原生代初期の海洋で酸素の量が急増することから始まり、原生代終期の環境の転換によって終わった、海洋の中間状態が長く存在したことを示す証拠が蓄積されつつあるなか、我々のデータはこれらの統合に役立つだろう。

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