寒武紀早期，地球生物出現急劇的演變，埃迪卡拉晚期軟體生物消失，而寒武紀生物出現了大爆發。最可能促使大生物演化的內在因素是氧氣。深海氧化程度的增強被認為導致了大動物的演化。
以前主要利用鐵組分和硫同位素組成對過渡時期揚子海洋化學進行研究，但鐵組分和硫同位素值主要反映海洋底水條件。而對于分層的海洋而言，表層海水中生物代謝至關重要，這可以通過利用氮同位素值來反映。
中國科學院地質與地球物理研究所油氣資源研究室研究員蔡春芳以及博士生向雷等選擇貴州東南部渣拉溝剖面為研究對象，通過分析測試硅質巖、泥頁巖有機碳、硫含量、鐵組分、微量元素、有機碳、硫和氮同位素和黃鐵礦的硫同位素組成，探討了當時海洋的生物地球化學過程。貴州東南部渣拉溝剖面是一很好暴露的寒武-前寒武過渡剖面，當時是沉積于浪基面以下的一古高地。在寒武紀 Fortunian 世和第二世絕大部分時間（Fortunian 世，為寒武紀四分中最早的世）內，該位置底部海水是缺氧、富鐵的，而表層是氧化的。由于海侵帶來的富營養物及甲烷、或者因為熱液導致甲烷水合物或氣藏的泄露，導致當時海底富含甲烷。甲烷因有氧氧化或被硫酸鹽缺氧氧化，造成了CO2和碳酸鹽巖碳同位素值發生負偏，同時，浮游植物利用富12C的CO2進行光合作用，也導致了有機碳同位素值的負偏，出現有機和無機碳同時負偏的現象。在Stage 2最早期，該位置底水是硫化的，表層氧化水缺乏，僅以孤立的綠洲存在，FePy/FeHR > 0.7，黃鐵礦的δ34S值約為-10‰，分散有機質（干酪根）與黃鐵礦之間的差異(Δδ34S) 大。表層水因缺氧，NO3-貧乏，藍細菌、硫細菌直接利用大氣中的N2，干酪根的δ15N值顯示為負值。進入Stage 3后，溶解氧氣和硫酸鹽的濃度開始明顯增加，氧化的表層水和氧化-還原過渡帶擴大，導致干酪根 δ15N值增大到2–4‰，黃鐵礦的δ34S值輕到-24.6‰，Δδ34S高達37‰。因此，擴大的表層水可能是深海氧化的原因之一，它強化了動物的演化。反過來看，由于動物的出現，產生的糞球粒直接沉降而使得對水體中氧氣的消耗降低，最終導致海水中的氧漸趨富集。
該研究成果近期發表在國際地學刊物Journal of the Geological Society（Cai et al. Marine C, S and N biogeochemical processes in the redox-stratified early Cambrian Yangtze ocean. Journal of the Geological Society, 2015, 172 (3) : 390–404）。
圖1 寒武紀早期揚子地區從內陸架到盆地相地層對比
圖2 渣拉溝剖面有機碳含量、鐵組分和碳硫氮同位素值隨時間的變化
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