（来源：中科院之声）

在距今约5.4亿至5.15亿年前的寒武纪初期，地球生命经历了一场波澜壮阔的大爆发，复杂多样的多门类动物在演化史上突然出现。科学界认为，充沛的营养物质（如磷）和上升的氧气水平是这场革命的两个关键环境因素。然而，究竟是什么全球性事件在此刻按下了“启动按钮”？

近日，由中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院地球化学研究所联合国内外研究团队找到了关键的地球化学证据，揭示了地球深部“引擎”驱动生命大爆发的新机制。

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地球化学“指纹”

此前研究曾聚焦于大陆碰撞造山带来的风化作用，但其主要活动期远早于生命大爆发，时间上难以吻合。

随着研究的深入，一个与生命爆发时间高度重叠的“嫌疑人”浮出水面——冈瓦纳大陆边缘活跃的大陆弧火山。大陆弧火山如同地球的“深部物质输送机”和“全球加热器”。它喷发出新鲜且富磷的火山岩，同时释放二氧化碳导致气候变暖，从而引发强烈的风化作用，向海洋输送营养物质。

但这一设想需要实证支持。

为了证实设想，研究团队的核心任务就是从海洋沉积物中，寻找到能够证明“大量新鲜火山岩被快速风化”的地球化学记录。

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破译古老海洋“密码”

研究团队系统分析了华南扬子地块多种沉积岩样品的三种关键同位素。

锇（Os）和锶（Sr）同位素可作为物质来源的“指示剂”，其在5.4亿年至5.25亿年前，这两种同位素比值均显著变轻，明确指示有大量源自深部地幔的新鲜火山物质输入海洋。

锂（Li）同位素可作为岩石风化强度的“速度表”， 在同一时期出现急剧下降，表明风化作用剧烈，新鲜岩石被快速溶解。

这三项指标同步发生的“负漂移”，构成了一个可靠的证据链，揭示了地球在该时期经历了富磷新鲜火山岩快速风化事件。

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演化新模型

基于关键证据，研究团队勾勒出地球深部活动驱动生命大爆发的完整因果图景。

启动阶段（约550 Ma—540 Ma）：冈瓦纳大陆边缘的俯冲作用导致地壳增厚，同时弧火山活动向大气释放大量二氧化碳，引发全球气候变暖，打开了强烈风化的“开关”。

孕育阶段（约540 Ma—525 Ma）：大陆弧火山活动达到高峰，喷发出巨量火山岩。这些岩石在温暖气候下经历快速风化，将其内部富含的磷等关键营养元素大量输送至海洋。磷的激增促进了海洋藻类的勃发，随之而来的有机质埋藏导致大气氧含量显著上升。当氧气水平达到支持大型、高能耗动物生存的临界点时，寒武纪大爆发的序幕就此拉开。

绽放阶段（约525 Ma—515 Ma）：风化模式转变为以形成黏土矿物为主的不一致风化。这些黏土矿物进入海洋后，进一步促进了有机质的高效埋藏，如同一个“超级氧气泵”，巩固并提升了大气氧气水平，最终拉开了寒武纪生命大爆发的主幕。

该研究成功揭示了从地球深部到浅表环境并最终触发生命演化的完整因果链条，不仅诠释了地球多圈层协同演化的复杂性和深部过程对地球宜居性的塑造机制，也为寒武系页岩气勘探有利区带遴选提供了技术支撑。