磷是生命限制性营养元素，其可以有效约束地质历史时期海洋原始生产力。生物可利用磷是影响前寒武纪海洋表层氧化的主要因素，对生物演化意义重大。定量恢复古海洋中生物可利用磷比较困难，目前主要有两种方法，第一种方法主要依靠富铁化学沉积物（例如铁建造）P/Fe比值，认为其有效指示同时期海水中溶解磷含量。但是，富铁沉积物沉积时间具有不连续性。另外一种方法主要依靠碎屑沉积物中磷含量，碎屑沉积物在地质历史时期通常连续沉积，但是碎屑沉积物在成岩过程中会发生磷循环，导致其不能真实记录同期海洋磷含量。虽然地质历史时期海洋磷含量演化尚无定论，但是已有研究均表明成冰纪时期海洋磷含量显著升高。然而，其后埃迪卡拉纪时期海洋环境争议较大，海洋磷循环研究薄弱。

论文作者研究发现，北祁连埃迪卡拉纪非冰川成因铁建造磷主要以自生磷灰石（碳氟磷灰石）形式形成于成岩过程。同时，这些铁建造中磷含量显著高于其他前寒武纪铁建造。同时，论文作者汇编了新元古代海洋沉积物中磷含量以及磷块岩丰度，表明海洋磷含量在埃迪卡拉纪发生了显著变化。此外，前人对新元古代海洋环境研究表明，埃迪卡拉纪氧化还原分层海洋广泛发育，海洋硫酸根浓度显著增高（图1）。据此，认为可能是氧化还原分层海洋导致该时期海洋沉积物发生磷循环，沉积物中磷被释放进入海水，促进生产力正回馈。随后，原始生产力和有机碳产量明显升高，同时使表层海水中氧气含量和产氧范围显著增加，为随后的复杂动物起源创造了有利条件。

上述成果近期发表于Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》上（论文题目为“A phosphate-rich marine reservoir in the redox stratified Ediacaran ocean”），我院杨秀清副教授为论文第一作者和通讯作者，共同作者还包括中国地质科学院矿产资源研究所毛景文院士、我院吴昌志教授、李荣西教授和英国利兹大学Simon W. Poulton教授等。该期刊是中科院I区top期刊，影响因子7.9。

论文信息：Yang, X.Q*., Mao, J.W., Bowyer, F.T., Wu, C.Z., Li, R.X., Zhao, C., Yang, G.W., Poulton, S.W. 2024. A phosphate-rich marine reservoir in the redox stratified Ediacaran ocean. Communications Earth & Environment, 5, 41. https://doi.org/10.1038/s43247-024-01211-2

图1 a. 前寒武纪铁建造P/Fe比值；b. 新元古代铁建造P/Fe比值；c. 新元古代-寒武纪磷块岩丰度；d. 新元古代-寒武纪海洋硫酸盐浓度；e. 新元古代-寒武纪海洋氧化还原状态演化。