元古宙中期（~1.8–0.8 Ga）处于古元古代大氧化事件（GOE）和新元古代增氧事件（NOE）之间，是地球表层环境演化的重要过渡阶段。由于这一时期大气低氧，真核生物演化缓慢，被称为“Boring Billion”。已有研究表明，这一时期浅海氧化还原状态并非长期稳定，而是存在阶段性增氧事件及轨道尺度氧化还原变化。然而，在太阳活动可能调制的十年至百年尺度上，浅海氧化还原状态是否存在更高频波动仍未可知。

针对上述科学问题，我校博士生梁曦月在汤冬杰教授指导下，与我校博士生孙龙飞、史晓颖教授、邱昆峰教授、谢宝增博士和王新强教授，北京大学李明松研究员以及英国利兹大学Simon W. Poulton教授开展合作，以华南神农架地区~13亿年前乱石沟组红色富铁纹层石为研究对象（图1），开展沉积学、矿物学、元素地球化学和时间序列分析，探讨太阳活动对中元古代浅海氧化还原条件的潜在影响，取得了以下创新认识：

（1）乱石沟组红色碳酸盐岩由粗粒亮纹层和细粒暗纹层构成的年纹层对组成。粗粒亮纹层富含碎屑白云石、石英、长石、伊利石以及较大的碎屑赤铁矿和钛铁矿，形成于降水和风暴活动较强的高能雨季；细粒暗纹层富含微生物席和亚微米级自生赤铁矿，形成于降水和风暴活动较弱的低能旱季（图2）。微生物席构造及其生长特征表明，一个纹层对代表一年。

（2）纹层的厚度、灰度值和元素地球化学数据（Al、Fe/Al、P/Al）记录了11年Schwabe、22年Hale、35年Brückner和70–90年Gleissberg太阳活动周期（图3和图4）。

（3）太阳活动可能通过调节气候，影响微生物席发育，进而调控浅海铁循环。太阳黑子活动高值期，增强的太阳辐照度和紫外辐射可能改变大气热结构，导致降水、风暴及水动力扰动减弱，有利于微生物席发育、自生赤铁矿形成和磷酸盐固定，并形成以细纹层为主的纹层组合。太阳黑子活动低值期，增强的降水和风暴活动可能破坏微生物席，限制Fe(II)氧化，并促进粗粒内碎屑沉积（图5）。这一调控机制有待通过气候模拟进一步检验。

（4）中元古代氧化还原条件可发生十年至百年尺度的高频波动，进一步挑战了“Boring Billion”传统认识。细粒暗纹层中的自生赤铁矿与微生物席密切共生。碳酸盐岩较低的I/(Ca+Mg)值指示水体低氧条件，表层海水中氧含量可能不足以将Fe(II)完全氧化，还需微生物席参与。

本研究将中元古代浅海氧化还原波动的时间分辨率由轨道尺度拓展至十年至百年尺度，强调了微生物席在前寒武纪浅海铁循环中的重要作用，为理解“Boring Billion”时期浅海高频波动性环境变化提供了新约束。

图1. 研究区地质背景与神农架群地层格架

图2. 乱石沟组红色碳酸盐岩显微特征

图3. 纹层对的厚度统计和时间序列分析

图4. 纹层对的灰度值和地球化学数据的时间序列分析

图5. 太阳活动调控浅海Fe循环的模型

本研究得到国家自然科学基金（42372233，41930320）、中央高校基本科研业务费“深时数字地球”科技领军人才团队经费（2652023001）和中国“111”计划（B20011）联合资助。发表在《Earth and Planetary Science Letters》：Liang, X., Tang, D.*, Sun, L., Shi, X., Li, M., Qiu, K., Xie, B., Wang, X., Poulton, S.W. Sunspot cycles drove decadal fluctuations in shallow water oxygenation in the Mesoproterozoic. Earth and Planetary Science Letters, 692, 120268.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120268