用氧同位素测试反演太古海洋环境

硅质岩中氧和硅的同位素含量以及蛋白质进化的研究结果都曾提出，在太古代早期（大约35亿年前），海洋的温度为55～85℃。最近一项针对硅质岩中磷酸盐的氧和氢同位素的研究却证实，太古代的海洋温度不超过40℃。海洋温度也可以通过磷酸盐中的氧同位素含量来推测。最近的研究表明，溶解态无机磷酸盐（δ18OP）中的18O∶16O的比值可以反映海水环境温度以及低温下主导海洋磷循环的生物过程。所有生物都需要并能够聚集磷，通过漫长的生物过程，现代海洋磷酸盐中δ18OP的比值一般为19‰～26‰（VSMOW），远远高于火成岩和陨石内磷灰石中约6‰～8‰的特征比值。我们报道了南非32亿到35亿年前的“Barberton Greenstone Belt”的沉积物内磷酸盐中氧同位素的含量。我们发现δ18OP的比值为9.3‰～19.9‰，这其中有太古代岩石的最大报道值。假设沉积物和海水（δ18O=0‰）之间达到平衡状态，根据最大δ18OP值计算得出当时海洋温度为26~35℃。δ18OP比值中的高值与现代海洋磷酸盐相似，这意味着太古代地球上已有完善的磷循环以及相应的生态活动过程。