Вулкано-гидротермальные всплески фосфора способствовали окислению океана во время эдиакарской фосфогенеза в Южном Китае

Древние моря и воздух, которым мы дышим

Сегодня кислород в нашем воздухе тихо поддерживает каждый вдох, но более 600 миллионов лет назад океаны Земли лишь начинали совершать это превращение возможным. В этом исследовании изучаются породы из Южного Китая, чтобы ответить на крупный вопрос: как питательные вещества в древнем море, поставляемые отчасти вулканами, помогли переключить Землю с мира с низким содержанием кислорода на такой, который мог поддерживать сложных животных?

Улики, запертые в богатых фосфатами породах

Исследователи сосредоточились на фосфоритах — породах, богатых питательным фосфором, сохранившихся в эдиакарской формации Дошанье в местности Лунси на юге Китая. Фосфор — ключевой компонент жизни и часто лимитирует, сколько микроскопической растительной жизни океан может поддержать. Изучив текстуры пород под микроскопом и измерив химию 63 образцов, они восстановили, как формировались эти фосфориты в мелком, но отчасти ограниченном море, располагавшемся на краю древнего континентального блока Янцзы.

Вулканы как поставщики питательных веществ

Несколько линий доказательств указывают на важную роль вулканической и гидротермальной активности в поставке фосфора в эти моря, помимо обычного речного ввода с суши. В породах найдены осколки вулканического стекла, необычно высокие соотношения уран/торий и паттерны редкоземельных элементов, типичные для флюидов, циркулирующих через нагретые породы морского дна. Высокие соотношения кремния и алюминия также указывают на то, что большая часть растворённых веществ не поступала из обычных глин, смытых с континентов. Расчёты баланса масс показывают, что обычное выветривание не могло доставить достаточно фосфора так быстро, чтобы образовать толстые слои фосфоритов, которые наблюдаются, тогда как кратковременные мощные всплески от вулкано-гидротермальных систем могли бы это сделать.

Три стадии на меняющемся морском дне

Текстуры пород и химические отпечатки показывают, что формирование фосфоритов в Лунси происходило в три основных этапа. Сначала, в гидротермальной и восстановительной стадии, фосфорсодержащие растворы из вулканических источников попадали в в основном малокислородные придонные воды и выпадали в виде неорганических фосфатных минералов, одновременно поддерживая цветения цианобактерий и водорослей. Затем следовала эпизодическая стадия концентрации, когда колебания уровня моря и накопление минерала доломита помогали фокусировать и закреплять фосфор. По мере того как магний входил в состав вновь формирующегося доломита, кристаллизация апатита — основного фосфатного минерала — становилась более благоприятной внутри чередующихся слоев долостона и фосфорита. Наконец, на стадии повторного обогащения водная толща стала более богатой кислородом, микробные сообщества продолжали улавливать и преобразовывать фосфор, и в отложениях выросли характерные микробные структуры, такие как онкоиды и сети нитей.

Океаны, получающие дыхание

Химические индикаторы, чувствительные к уровню кислорода — включая паттерны редкоземельных элементов, соотношения следовых металлов и присутствие или отсутствие разных форм пирита — показывают переход от более восстановительных условий на морском дне в ранних породах к более окислительным условиям в поздних микробных фосфоритах. Это соответствует данным из других регионов о том, что эдиакарские океаны переживали всплески повышения кислорода. Исследование показывает, что выбросы фосфора из вулкано-гидротермальных систем временно снимали ограничения по питательным веществам, повышая продуктивность моря и способствуя эпизодам локальной оксигенации, даже несмотря на то, что большая часть произведённого органического вещества всё ещё быстро перерабатывалась.

Почему эта древняя история важна сегодня

Соединив вулканическую активность, доставку питательных веществ, микробный рост и изменения уровня кислорода, работа рисует картину тесно связанной системы Земли в эдиакаре. Вместо медленного равномерного роста кислорода океаны, по-видимому, откликались на кратковременные фосфорные всплески, вызывавшие локальные волны продуктивности и оксигенации. Эти события, зафиксированные в фосфоритах Лунси, вероятно, способствовали созданию более пригодных для дыхания океанов, которые позже позволили большим сложным животным процветать, давая более глубокое представление о том, как геологические процессы могут подготовить почву для биологических нововведений.

Цитирование: Han, C., Li, Q., Han, Y. et al. Volcano-hydrothermal phosphorus pulses fostered ocean oxidation during Ediacaran phosphogenesis in South China. Commun Earth Environ 7, 420 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03422-1

Ключевые слова: цикл фосфора, эдиакарский океан, вулкано-гидротермальная активность, окисление океана, фосфоритовые месторождения