氧气对真核生物的演化至关重要,但是有关真核生物起源与早期演化的重要时段——元古宙中期(1.8-0.8 Ga)的大气-海洋系统氧浓度的认识有很大争议;这在一定程度上影响了我们对早期生命与环境相互作用,特别是氧浓度与早期真核生命演化关系的认识。这些争议主要表现为有“低”氧(pO2<0.1-1%PAL)和“高”氧(pO2>0.1-1%或>4%PAL)两种代表性认识,但较少关注可能存在的显著波动过程。为进一步揭示元古宙中期大气和浅海的氧化还原状态,及其对早期真核生物演化的潜在影响,本论文选取华北中元古代高于庄组、杨庄组、雾迷山组、铁岭组碳酸盐岩(1.6-1.4 Ga)为主要研究对象,开展了长序列地层的沉积学、矿物学、碳酸盐岩碘丰度[I/(Ca+Mg)值]和C-O同位素综合研究。结果表明,绝大部分样品(202/366)的I/(Ca+Mg)值落入了元古宙的背景值范围内(<0.5μmol/mol),但同时也存在多次l/(Ca+Mg)的脉冲式增加,短期达到现代氧化海水水平(>2.6μmol/mol)。这些显著的I/(Ca+Mg)值正异常往往与有机和无机碳同位素负异常相对应,并伴生有真核生物的快速发展。通过半定量估算,在1.6-1.4 Ga时期华北陆表海浅海水体的氧浓度通常大于1 μM,但小于初级生产力最大产氧能力所能达到的10μM水平。在脉冲式增氧时期,氧浓度可达20μM;海洋溶解有机碳库的氧化可能是短期增氧后快速耗氧的重要机制。研究表明,元古宙中期大气和浅海的氧化还原状态具有高度波动的动态特征,增氧可能促进了真核生物的短期演化,但长期的低氧条件抑制了真核生物的早期演化。