中元古时期很长时间以来被认为是地球历史上的一段环境和生物演化的停滞期,被称作“枯燥十亿年”。然而近年来许多新的研究工作,包括多细胞真核生物化石的发现以及中元古早期海洋氧化事件的提出,启示我们这段时期的地表环境演化或许比我们之前所认为的更加动态。然而,我们对这段漫长时期的环境演化的认识却相对有限。华北蓟县系保存有世界上最为完整且连续的中元古海相沉积地层之一,这套地层的变质变形轻微,良好地保存了其原始地球化学信息。因此,为了探讨中元古代早期海洋的氧化还原状态,限定全球海洋在中元古代早期的氧化程度,此次研究对蓟县系高于庄组地层(~1560 Ma)开展系统性的多氧化还原指标地球化学研究工作,包括主、微量元素含量、总有机碳含量、铁组分分析、碳酸盐岩无机C-O同位素以及钼同位素分析,并取得如下成果:(1)高于庄剖面中记录了三次碳同位素值的迅速负偏的现象,并伴随有强烈的Fe、Mn元素的富集,指示了在这些沉积区间内,水体中的氧气含量的增加使得海水中溶解的大量Fe(II)、Mn(II)被氧化成不可溶的Fe(III)-Mn(IV)含羟基氧化物而进入沉积物中。这三次氧化事件发生的层位对应着沉积环境从潮间、潮下至深潮下带以下,反映了海洋氧化带的依次加深,并最终导致了中元古早期海洋的逐渐氧化。(2)所有高于庄组下段进行铁组分分析的样品均具有高的活性铁含量(Fe_HR/Fe_T>0.38)和极低的黄铁矿含量(Fe_py/Fe_HR18O值(>-10‰),并且它们的稀土配分模式具有弱氧化海水的特征,能够可靠地记录原始海水的钼同位素组成信号。根据这些样品的δ⁹⁸Mo值,我们合理地评估了中元古早期海水的钼同位素δ⁹⁸Mo_sw值为0.85-1.41‰。并且,通过收集全球中元古时期硫化页岩钼含量数据,我们限定了该时期海水中的钼含量变化为6-34 ppm。基于海水钼同位素质量均衡原理,我们建立了中元古早期钼单一储库循环模型,限定中元古早期海洋的氧化还原面积。模拟结果指示,中元古早期洋底氧化面积至少在~30%,而缺氧面积中硫化环境仅占1~10%,洋底主要以铁化状态为主导。