地球大气氧含量及其变化对生命演化起着至关重要的作用,向来是地球科学的关注重点。沉积岩中记载了大量反映沉积环境氧化还原条件的信息,利用这些信息,可以间接推测沉积时期大气氧含量及其变化特征。前人业已建立了诸多反演沉积环境氧化还原条件的地球化学指标,包括同位素指标、微量元素指标及有机地球化学指标等。然而这些指标大都基于深海页岩建立,在反演早期地球大气氧含量的微小变化时存在一定局限性。利用浅水碳酸盐岩中包含的地球化学信息,有望解决这一问题。本文以不同地质时期形成的碳酸盐岩为研究对象,通过酸溶法溶解碳酸盐岩,对其中As和Fe的含量进行测定。分析碳酸盐岩结合态As含量特征及其与碳酸盐岩结合态Fe的关系,结合已有的As、Fe地球化学循环模型,建立利用碳酸盐岩中As、Fe的相关性反演古海水氧化还原条件的地球化学指标,并利用该指标研究晚古元古代-新元古代大气氧含量变化特征。研究发现年龄为551-520 Ma的碳酸盐岩中,As与Fe不具有相关性,指示形成碳酸盐岩的海水处于相对还原的环境；年龄小于520 Ma的碳酸盐岩中,As、Fe相关性明显,指示形成碳酸盐岩的海水处于相对氧化的环境。进一步研究发现,1800-1500 Ma大气相对缺氧,且海水具有普遍高砷的特征；1500-1200 Ma大气氧含量上升,浅海海水普遍氧化,海水中砷含量下降；1200-800 Ma大气整体保持缺氧状态,氧含量偶尔上升,但此时海水中砷浓度较低。研究结果表明：利用碳酸盐结合态As、Fe的相关性,可以反演低大气氧含量条件下浅海沉积环境的氧化还原条件变化；1500-1200 Ma出现大气氧含量的显著上升,这一上升与哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆的转化有关；大气氧含量的上升及1700-1500 Ma海水As的毒害效应可能对生命演化起到了至关重要的作用。