Nature：新太古代“氮同位素事件”——大氧化事件的序幕

主要观点总结

本文研究了太古宙末期至古元古代期间氮循环的变化，重点关注δ（15 N）值的转变以及其在揭示氧化还原状态和早期地球氧化事件中的作用。通过对巴西亚马逊克拉通的Serra Sul组岩石样品进行氮同位素分析，揭示了GOE前极微量氧气参与的特殊的氮循环。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

从太古宙到古元古代，沉积物中的氮同位素值（δ 15 N）发生了显著变化，表明氮循环的重大变化。特别是在大氧化事件（GOE）前后，地球的氧化还原状况发生了显著变化，但沉积物的δ 15 N值记录没有出现显著波动。

关键观点2: 科学问题

本文旨在探究GOE前的氮同位素组成变化及其对早期地球氧化状态的指示，通过对比分析Serra Sul组和Tumbiana组的地质和地球化学特征，揭示这些特征如何反映当时环境的氧化还原状态以及如何影响GOE前的氮循环。

关键观点3: 核心发现

研究发现，尽管Serra Sul组与Tumbiana组的地质背景、沉积环境和古地理位置不同，但它们都记录了极正的δ 15 N值与极负的δ 13 C org值的耦合变化。这表明大约2.7亿年前地球上广泛存在一种特殊的氮循环过程。作者将这种异常高的δ 15 N值时期命名为“氮同位素事件（NIE）”。此外，研究发现NIE可能与地球早期海洋从完全无氧向缺氧和贫氧水体共存的状态过渡的中间阶段有关，分子氧的产生改变了环境的氧化还原电位，使得氮循环发生了从厌氧途径转变为以氨氧化为基础的中间态氮循环的重大转变。

文章预览

原文来源： Pellerin A, Thomazo C, Ader M, et al., 2024. Neoarchaean oxygen-based nitrogen cycle en route to the Great Oxidation Event. Nature, 633, 365–370. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07842-x. 研究背景和科学问题 从太古宙到古元古代，沉积物中的氮同位素值（ δ 15 N ）在长时间尺度上大致从 +2 ‰ 模式（ 3.8 ~ 2.8 Ga ）转变为 +5 ‰ 模式（ 2.5 ~ 1.8 Ga ）。若大气 N 2 的同位素组成保持稳定（即 δ 15 N air = 0 ‰ ），且 3.2 Ga 以来生物固氮作用同化的氮是维持生物生产所需的主要氮源，那么这种 δ 15 N 的变化趋势主要归因于氮生物地球化学循环的重大变化。即在缺氧的太古宙海洋和湖泊中（包括其表层水体），氮循环以铵为主； 2.5 Ga 后，快速氧化的表层水体中的氮循环演化为以硝酸盐为主。但在大氧化事件（ GOE ；约 2.45 Ga ）前后，地球的氧化还原状况发生了显著的变化，而沉积物的 δ 15 ………………………………