Специация хрома в морских карбонатах и её значение для оценки оксигенации атмосферы

Исследование под руководством Цзяо Фана с использованием спектроскопии поглощения рентгеновского излучения на краю (XANES) показало, что во всех изученных морских карбонатных породах различных геологических эпох доминирует трёхвалентный хром Cr(III), а не шестивалентный Cr(VI). Это открытие противоречит предыдущему ключевому допущению, на котором основано использование изотопного состава хрома в качестве индикатора палео-окислительно-восстановительных условий.

Данный результат важен для реконструкции эволюции кислорода в атмосфере и океане Земли, тесно связанной с развитием жизни. Ранее считалось, что положительная фракционировка изотопов хрома в осадочных породах однозначно указывает на окисление Cr(III) до растворимого Cr(VI) в условиях высокого уровня атмосферного кислорода с последующим переносом Cr(VI) в океан и захоронением в карбонатах. Новые данные ставят эту модель под сомнение.

Авторы предлагают два альтернативных механизма. Во-первых, Cr(VI) из морской воды мог восстанавливаться микробами или поровыми водами во время осаждения карбоната или раннего диагенеза. Во-вторых, карбонаты могли преимущественно захватывать Cr(III) непосредственно из морской воды, особенно в ранние геологические эпохи с низким уровнем кислорода. Таким образом, слабоположительные изотопные сигналы в карбонатах не обязательно свидетельствуют об окислительном выветривании хрома, как предполагалось ранее.