元古宙中期（1.8？0.8 Ga）地球表层的氧化还原条件以持续低氧穿插多次短暂的增氧过程为特征。然而，这些增氧过程的“短暂性”尚未得到充分诠释。磷，作为海洋初级生产力的限制性营养元素，其向海洋输入通量的增加被认为是诱发这些增氧事件的潜在因素。随着大气氧浓度的增加，陆源硫酸盐风化输入通量也会随之升高。这会促进海洋中的细菌硫酸盐还原作用，导致陆架区氧化还原界面之下水体硫化（含H₂S），促进沉积物中磷的再循环，使得增氧与磷的生物可得性之间形成正反馈。由此可以预见，增氧过程一旦启动，氧气水平会持续增加，而不会呈现“脉冲式”特征。因此，这些短暂的氧化过程中，应该存在尚未被发现的负反馈机制，抑制了氧气浓度的持续上升。

针对上述科学问题，我校“深时生命与环境演化”求真研究群体博士生谢宝增在导师汤冬杰教授指导下，与我校史晓颖教授、王新强教授，西北大学黄康俊教授，中国科学院地质与地球物理研究所周锡强副研究员，国家地质实验测试中心周利敏副研究员，河南省地质研究院王玺高级工程师，南京大学国际同位素效应研究中心王振飞博士以及加拿大麦吉尔大学Maxwell Lechte博士合作，对记录有~1.7 Ga增氧事件的云梦山组铁岩（华北南缘；图1）开展了系统的沉积学、矿物学（图2）和地球化学（图3）研究工作，取得以下几点创新性认识：

（1）~1.7 Ga氧化事件期间大量磷和硫以自生磷锶铝矾[SrAl₃(PO₄)(SO₄)(OH)₆]的形式产出（图2），表明其析出与增氧有关。

（2）地球表层的氧化导致了浅海孔隙水富磷酸盐、富硫酸盐、次氧化和酸性的条件，促进了磷锶铝矾的自生作用（图3）。

（3）增氧期间，大量自生磷锶铝矾的析出增加了海洋磷和硫的埋藏，代表了一个重要但被忽视的负反馈过程，抑制了氧气浓度的持续上升。

图1 研究区地质背景

图2 云梦山组三段岩相学和地球化学特征

 图3 云梦山铁岩地球化学数据及其内磷锶铝矾形成模式

上述成果受国家重点研发计划（2020YFA0714803）、国家自然科学基金（41930320, 42372233, 42373061）、“深时数字地球”中央高校科技领军人才团队项目（2652023001）和“111”计划（B20011）联合资助，并发表在国际权威期刊《Geophysical Research Letters》上: Baozeng Xie, Maxwell Lechte, Xiaoying Shi, Xi Wang, Limin Zhou, Xiqiang Zhou, Kang-Jun Huang, Zhenfei Wang, Xinqiang Wang and Dongjie Tang* (2024). Marine aluminum phosphate–sulfate authigenesis as a phosphorus sink during mid-Proterozoic oxygenation. Geophysical Research Letters, 51, e2023GL107512. [IF2022 = 5.2]

全文链接：http://doi.org/10.1029/2023GL107512