科研进展
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酒泉盆地陆相地层记录白垩纪大洋缺氧事件以往对OAE 1b事件的研究主要基于特提斯西域的海相沉积物，而对于欧亚大陆的研究极少，这限制了我们深入了解陆地生态系统对OAE 1b的响应。192022-01 -
三叠纪-侏罗纪之交陆地生态系统古环境研究取得新进展三叠纪末大灭绝之后，气候变暖、海洋缺氧和海水酸化，并造成了之后侏罗纪早期的大陆化学风化作用不断增强。但是，有关火山作用、碳同位素漂移和大陆化学风化作用之间内在关系，很大程度上是推断的，迄今尚未得到有力的证据。172022-01 -
内蒙古发现侏罗纪时期花蕾被子植物可以通过花来区别于裸子植物及其他植物，因此，花的相关记录是研究被子植物化石的一个理想代表。然而，花的结构通常过于脆弱，难以保存在化石记录中。这也使得被子植物及花的起源一直是古植物学研究中的争议焦点。132022-01 -
西藏南羌塘地块二叠纪空谷期牙形类和蜓类研究取得新认识牙形类和类是二叠纪生物地层和年代地层划分最重要的两个化石门类。然而，传统上以类为标准的特提斯年代地层划分标准和当前应用的以牙形类为标准的国际年代地层标准之间的对比一直存在较大的争议。如下-中二叠统之交的国际地层标准Kungurian-Roadian阶如何同特提斯标准Bolorian-Kubergandian-Murgabian阶进行对比是国际同行争论的焦点。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所张以春研究员课题组、与中国矿业大学袁东勋副教授以及南京大学沈树忠院士等共同合作，针对产于西藏南羌塘地块民卓茶卡一带二叠纪地层中的类和牙形类动物群开展了系统研究。研究认为，类和牙形类动物群的这一共生关系表明特提斯标准的Murgabian阶底界是可以和国际年代地层标准的Kungurian阶上部进行对比的。相关成果近期发表于国际地学期刊《三古》（Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology）上。 研究发现，类和牙形类均产自于玄武岩之上的鲁谷组地层中。牙形类主要由Mesogondolellasiciliensis，M.qiangtangensissp.nov.，Sweetognathodussubsymmetricus和S.guizhouensis组成，时代属于Kungurian晚期。共生的类主要有：Neoschwagerinasimplex，Armeninaasiatica，Yangchieniatobleri和Pseudodoliolinaozawaiminima；其时代为Murgabian期。 另外，在古生物地理上，南羌塘Kungurian晚期牙形类Mesogondolella-Sweetognathodus暖水动物群组合与拉萨地块Mesogondolella-Vjalovognathus混生动物群组合形成显著差别。同样，南羌塘Kungurian晚期普遍含有暖水型的Neoschwagerina，Armenina等类；但在整个拉萨地块上，此时并没有类出现，而是以混生型的牙形类和腕足类动物群为主。因此，南羌塘地块上Kungurian晚期的生物类群和拉萨地块的截然不同，这一现象为研究团队之前的推断提供了更有力的证据，即表明位于南羌塘地块和拉萨地块之间的班公湖-怒江洋至少在Kungurian晚期之前存在有一定的宽度。 该研究得到国家自然科学基金委、科技部第二次青藏科考项目以及中科院战略专项B类项目联合资助。 文章相关信息： Yuan,D.X.*,Zhang,Y.C.*,Qiao,F.,Xu,H.P.,Ju,Q.,Shen,S.Z.,2022.AnewlateKungurian(Cisuralian,Permian)conodontandfusulinefaunafromtheSouthQiangtangBlockinTibetandtheirimplicationsforcorrelationandpaleobiogeography.Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,inpress.Doi:https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2021.110822. 南羌塘民卓茶卡地区综合柱状图牙形类代表性属种类代表性属种二叠系国际年代地层划分标准与特提斯年代地层划分标准对比关系122022-01 -
缅甸琥珀中发现最古老的蚂蚁模仿者奇翅科被认为是缅甸琥珀中最奇特的昆虫之一，最早仅在白垩纪中期缅甸琥珀中发现，随后在巴西的早白垩世地层和美国的始新世地层中也有少量产出。但是，对于奇翅科的生活习性、系统发育关系和演化历史一直极具争议。112022-01 -
二叠纪末大灭绝前后海洋氧化还原条件演化历史及其驱动机制距今约2.52亿年前的二叠纪末期发生了显生宙最大的生物灭绝事件，造成了约81%的海洋物种和89%的陆地物种在地球上完全消失。强烈而大规模的火山喷发很可能是这次灭绝事件的触发因素，而火山喷发后气候变暖所导致的海洋缺氧则可能是造成海洋生物灭绝的一个直接原因。尽管已有大量证据支持二叠纪末-三叠纪初的海洋存在极端缺氧事件，但也有报道显示，在二叠纪-三叠纪之交出现了氧化底栖海洋条件。这些矛盾很可能是缺氧指标的差异性、缺氧事件空间分布的不均匀性造成的。 另外，有观点认为在二叠纪末生物大灭绝之前海洋环境已发生恶化，然而，关于灭绝事件发生之前乐平世（晚二叠世）海洋氧化还原状态的研究还相对较少。因此，对二叠纪末生物大灭绝之前及期间的海洋氧化还原条件开展进一步的研究，对揭示缺氧事件时空分布，以及海洋缺氧在二叠纪末生物大灭绝中的重要性等都具有科学意义。 最近，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代研究团队郑全锋副研究员、张华研究员、王玥研究员、曹长群研究员与中国矿业大学、南京大学的合作者，对四川广元上寺二叠系-三叠系界线剖面（剖面主体位于青川县建峰镇）进行了高精度沉积学和遗迹学研究。利用遗迹群落、遗迹组构指数（ii）和最大潜穴直径（MBD）为氧化还原指标，重建了该区晚二叠世至早三叠世早期海洋底层水体氧化还原条件演化历史；通过区域内剖面对比和不同氧化还原指标对比研究，并结合前人的同位素年龄和旋回地层学研究资料，阐明了该时期各氧化还原条件变化阶段的时空分布；并在高精度沉积学研究的基础上，通过事件地层学对比研究，揭示了不同时空尺度氧化还原条件变化的驱动机制。该研究成果已在线发表于《地球科学评论》（Earth-ScienceReviews）。 研究发现，在晚二叠世至早三叠世早期，上寺地区海底的氧化还原条件存在短期和长期两种时间尺度的变化。短期变化在剖面上主要表现为厘米-分米级的灰岩和泥岩/泥灰岩的旋回性沉积。泥岩/泥灰岩中主要发育贫氧相的遗迹群落，生物扰动较弱（ii值较小），潜穴直径较小，因而形成于较还原的海底环境；灰岩中发育富氧相的遗迹群落，生物扰动较强（ii值较大），潜穴直径较大，形成于较氧化的海底环境。长期变化主要表现为米-十米级的岩相组合、遗迹群落和潜穴特征的变化。通过沉积学和区域对比研究表明，灰岩层所代表的短尺度高频氧化事件为地区性信号，主要由风暴或浊流造成的水体混合作用所形成；长尺度的海底氧含量变化则为区域性或全球性信号，主要为区域性或全球性因素所驱动。 到了吴家坪中期-长兴早期，上寺地区的海洋底层水持续处于缺氧甚至硫化状态，水体缺氧一直持续了390万年（256.974-253.073Ma）。中吴家坪期-早长兴期深海缺氧事件在区域范围内普遍存在，并为浅海碳酸盐岩的铀同位素（δ238Ucarb）所反映，因此其属于区域性甚至全球性信号。这一长期的海洋缺氧事件在上寺地区主要由古地理局限、高海平面、高海洋生产力和可能的全球性气候变化所造成。 在上寺地区，长兴期海底氧化事件于253.513Ma拉开序幕，在253.073Ma进入主幕，并在252.739Ma进一步增强。这一长期的海洋氧化事件在铀同位素和海相蒸发岩的硫同位素（δ34Sevaporite）记录中均有反映，因此为全球性信号。长兴期全球性海洋氧化事件很可能由早长兴期的全球变冷事件所触发，这一气候变冷事件造成当时海洋的表层温度下降了约6℃，寒冷气候一直持续到二叠纪末生物大灭绝前。 该项研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金委的共同资助。 论文相关信息：Zheng,Q.F.*,Zhang,H.,Yuan,D.X.,Wang,Y.,Wang,W.Q.,Cao,C.Q.,Shen,S.Z.,2022.High-resolutionsedimentology,ichnology,andbenthicmarineredoxconditionsfromLatePermiantotheearliestTriassicatShangsi,SouthChina:Local,regional,andglobalsignalsanddrivingmechanisms.Earth-ScienceReviews,225:https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103898. 表1本研究中使用的氧化还原条件及其遗迹学和沉积学定义和对应氧含量Conditions MBD(mm) ii SedimentaryfabricOxygen(ml/l)Euxinic/anoxic 0 1 Welllaminated;nosighsofbiogenicstructures. 0(H2S)suboxic 0-52-4Welltofaintlydiscontinuouslylaminated;partlybioturbated.0-0.15Lowerdysoxic 0-55-6Completelybioturbatedorhomogenized. 0.15-0.5Upperdysoxic/oxic5-105-6Completelybioturbatedorhomogenized. ≥0.5Oxic ≥105-6Completelybioturbatedorhomogenized. ≥2.0图1上寺剖面吴家坪组顶部（A,B）和大隆组底部（C-G）岩相和微相及风暴沉积（A,C-E）图2上寺剖面吴家坪组顶部-飞仙关组底部沉积柱状图及遗迹群落（Ichnoc.）、遗迹组构指数（ii）、最大潜穴直径（MBD）、氧化还原条件（RC）、长尺度遗迹组构指数（s-ii）、长尺度最大潜穴直径（s-MBD）、长尺度氧化还原条件（sRC）、天文年龄（AA）和相对海平面（RSL）变化。U-Pb年龄引自Shenetal.,(2011)，ARM引自Wuetal.(2013)图3上寺地区晚二叠世至早三叠世早期海洋底层水体氧化还原条件变化及驱动因素102022-01
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蓝田生物群中丘尔藻的特异保存机制丘尔藻（Chuaria）呈球状或盘状，是早期宏观藻类中研究较早、延续时限较长、分布较广泛的一类化石。丘尔藻主要保存在富含有机质的细碎屑岩中。其保存模式是我们了解并研究软躯体化石矿化过程和特异保存机制，包括有机碳矿化过程，以及与黏土矿物之间的作用机理等的重要窗口。 丘尔藻化石常见于我国埃迪卡拉纪约六亿年前的蓝田生物群中，大部分以碳质压膜的形式保存在蓝田组的黑色页岩中。蓝田组二段上部的黑色页岩具较高的TOC含量（>10%）和黄铁矿含量（>5%），这段黑色页岩中的丘尔藻主要以黄铁矿化形式保存，且在黄铁矿化实体外围多包裹有硅酸盐矿物。长期以来，研究者对这些包裹矿物的成分和作用一直了解甚少。 近日，中国科学院南京地质古生物研究所王伟副研究员等利用光学显微镜、场发射扫描电镜、能谱分析和拉曼光谱分析等技术手段，对蓝田生物群中黄铁矿化丘尔藻化石开展了综合性埋藏学分析。本研究提出了丘尔藻化石的埋藏学模型，为进一步了解化石黄铁矿化过程，以及黏土矿物在化石化过程中的作用机制提供新认识。相关研究成果近期发表于国际学术期刊《前寒武纪研究》（PrecambrianResearch）上。 研究认为丘尔藻的黄铁矿化过程发生在化石矿化早期，并至少分为两期，而黄铁矿化更有利于化石体的保存。此后，黄铁矿化丘尔藻被板状矿物所封套包裹，它们是由石英和富镁铝硅酸盐矿物组成。封套矿物的形成应晚于化石黄铁矿化阶段，很可能形成于后期成岩阶段，并没有参与早期的化石化过程。封套黏土矿物中的镁元素可能来自于同层位碳酸盐岩的溶解，而石英来自于富含硅的流体。先前的热动力模拟也证实石英和富镁铝硅酸盐矿物可以在富硅的流体中同时形成，支持了上述推断。 一般认为，黏土矿物在软躯体化石的早期化石化过程中扮演了关键角色，而本研究则表明，蓝田生物群丘尔藻化石的外层黏土矿物可能是后期形成，与早期化石化作用无关。化石体不同部位所分布的自生黏土矿物在化石化过程中所起到的作用可能存在差异，后续工作将进一步就以上问题开展深入探讨。 本研究得到中国科学院、国家自然科学基金和中国石油勘探开发研究院科学研究与技术开发项目的共同资助。 论文信息：WangWei*,GuanChengguo,ZhaoXianye,FangYan,ZhouChuanming,YuanXunlai(2022)TaphonomicstudyofChuariafossilsfromtheEdiacaranLantianbiotaofSouthChina.PrecambrianResearch,369:106529.https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106529. 图1丘尔藻的显微镜图片及矿物组成分析 图2丘尔藻外围板状矿物的形态及矿物成分分析 图3丘尔藻化石化过程示意图072022-01 -
新疆塔城泥盆系古油藏时代和成煤植物研究取得新认识泥盆纪时期森林首次出现，也发生了最早的陆生植物成煤作用。新疆北部准噶尔盆地西缘的中-晚泥盆世地层中产出有丰富的植物化石，并报道有烃源岩与古油藏。古油藏是地质历史时期曾经形成油藏，后经地质作用破坏已不再是油藏，但留下了固体沥青等重要标志。前人虽已对该处古油藏的成因、破坏机制等进行了研究，但并未对古油藏中植物大化石和准确地质时代进行详细研究，且对于地层层序的认识也存在争议。因此，对泥盆系古油藏地质时代和生烃生物的研究，既是古生物学与地层学领域的基础科学问题，同时也对新疆准噶尔盆地的资源勘探开发具有指导意义。 最近，中国科学院南京地质古生物研究所泥盆系研究团队徐洪河研究员、王怿研究员、研究生刘炳材、博士生王凯，联合中国地质大学（武汉）纵瑞文副教授对准噶尔盆地西缘的古油藏地层开展了综合研究。通过植物大化石和地层学方面的系统研究确定了古油藏的地质时代和地层层序，对成煤植物化石也取得了系统性认识。相关研究成果发表在《地层学杂志》和国际植物学专业期刊Plants上。 本研究通过对泥盆系古油藏剖面及其上下层位岩性的详细研究,发现古油藏剖面地层为中泥盆统呼吉尔斯特组。核心层厚2m左右，岩性以砂岩、泥岩为主，地层层序为:下伏不整合下侏罗统的八道湾组，上覆上泥盆统朱鲁木特组,再往上为上泥盆统洪古勒楞组。根据古油藏露头地层中所产的Barsassia和Hoxtolgaya植物化石及岩性特征，将其时代确定为中泥盆世吉维特期。 研究团队还对古油藏中的Barsassia属的植物化石进行了研究。该属自1933年建立以来长期缺乏系统性研究，从而造成该属属征不明，不同种之间鉴定混乱等问题。本次研究基于新疆泥盆系古油藏中Barsassia属的新材料，对该属进行了系统修订，确定了Barsassiaornata为该属的模式种，并指定了新模标本。研究还明确了Barsassiaornata具有扇形或矩形叶片，包裹茎干形成阶梯状结构的鉴定特征。该鉴定特征易于识别，能够为西伯利亚、哈萨克斯坦、新疆、华北等地中泥盆统陆相地层的对比提供重要依据。 论文相关信息： 刘炳材,纵瑞文,王怿,徐洪河*.2021.新疆北部准噶尔盆地西缘泥盆系古油藏的地质时代.地层学杂志,45(2):196-203.https://doi.org/10.19839/j.cnki.dcxzz.2021.0018. Liu,B.C;Wang,K.;Zong,R.W;Wang,Y.;Xu,H.H*.2021.MorphologyandNomenclatureofBarsassia(Lycopsida)fromtheMiddleDevonianofWestJunggar,Xinjiang,China.Plants,10,2631.https://doi.org/10.3390/plants10122631. 图1新疆北部塔城地区古油藏剖面地层层序，野外露头情况及部分植物化石 图2新疆北部塔城地区古油藏剖面中的Barsassiaornata化石，具有易于识别的阶梯状结构的鉴定特征和扇形或矩形叶片072022-01 -
华南埃迪卡拉纪宏体藻类研究取得新进展宏体藻类是海洋生态系统中重要的组成部分，它们不仅是高效的初级生产者，还可作为许多其他生物的食物和栖息地。底栖宏体藻类的演化在中元古代到新元古代早期（约16至6亿年前）经历了一段漫长的停滞，之后却在埃迪卡拉纪发生了快速的形态分异和辐射事件。伴随着宏观形态的快速分异，底栖宏体藻类的固着器也迅速多样化。 固着器将藻类固定在底质上，其形态除了属种特征的区别外，还在很大程度上受到基底性质的影响，反映了当时藻类的固着策略。因此，研究宏体藻类的固着器不仅可以反映藻类自身形态的多样性，也可以起到指示基底性质的作用。 寒武纪底质革命是地史上最重大的底质转变之一。前寒武纪广泛分布着分层良好、含水量低的硬质基底，在底质革命之后被含水量高的混合基底所取代。这一转变通常被认为是由生物扰动导致的，但考虑到部分基底的转变在寒武纪早期就已经完成，以及埃迪卡拉纪晚期多样的遗迹化石，寒武纪底质革命的发源应当可以追溯到前寒武纪。近年来，在埃迪卡拉纪蓝田生物群和庙河生物群中发现了大量保存了固着器的精美宏体藻类化石，它们提供了少有的可以从化石生物学角度检验埃迪卡拉纪基底性质的机会。 近期，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队万斌副研究员，指导博士研究生王霄鹏等人，与贵阳学院的研究人员合作，对华南埃迪卡拉纪宏体藻类固着器多样性及固着策略的演化进行了综合研究。研究成果发表于知名地学期刊《地球科学前沿》（FrontiersinEarthScience）。 该研究对我国埃迪卡拉纪早期蓝田生物群和晚期庙河生物群中的宏体藻类的固着器进行了形态功能学分析，将其分为锥形底部、球状固着器、复合球状固着器、圆盘状固着器、拟根状固着器和水平连接固着器等六种类型。同时，通过这两个时间窗口中固着器形态功能的演变，进一步分析了埃迪卡拉纪藻类固着策略的演化。 研究发现，埃迪卡拉纪之前，宏体藻类的固着器小而简单，以圆盘状为主，但足以使其固定于微生物席表面。而到了埃迪卡拉纪，微生物席生态系统衰落，直立底栖生态系统开始建立。此时固着器迅速多样化，反映了固着策略的创新。并且固着策略与基底的性质密切相关。从蓝田生物群到庙河生物群，宏体藻类的固着策略发生了较大改变：在更古老的蓝田生物群中，80%以上的物种展现出对硬质底质的适应，而没有物种明显体现出对粥性底质的适应；而到了较年轻的庙河生物群，硬质底质与混合底质的比例分别变为31%与41%。这些转变很有可能反映了底质含水量在该时期显著增加，以及氧化还原界面的不断下潜，说明寒武纪底质革命的前奏可能在埃迪卡拉纪就已经出现。 该研究得到国家自然基金面上项目和创新研究群体项目，中科院战略先导专项（B）项目，科技部重点研发计划，现代古生物学和地层学国家重点实验室和中科院青促会项目的联合资助。 论文信息:WangX,WuM,WanB*,NiuC,ZhengW,GuanC,PangK,ChenZandYuanX(2021)EvolutionofHoldfastDiversityandAttachmentStrategiesofEdiacaranBenthicMacroalgae.Front.EarthSci.9:783427.http://doi.org/10.3389/feart.2021.783427 图1埃迪卡拉纪早期蓝田生物群中的宏体藻类和固着器形态。比例尺为10mm（A、C、E、G）和1mm（B、D、F、H） 图2埃迪卡拉纪晚期庙河生物群中的宏体藻类和固着器形态。比例尺为10mm 图3宏体藻类固着器形态与固着策略对底质改变的响应示意图312021-12 -
华北西缘中奥陶统水下块体搬运机制和盆地演化研究进展水下块体搬运过程（subaqueousmass-transportprocesses）是深海沉积物的一个重要来源，主要包括受重力控制的滑移、滑塌和沉积物重力流等。它们对于改造海底地貌、记录气候和构造事件、以及形成油气储层等方面有着重要作用。此外，研究它们对于恢复古斜坡倾向、了解沉积盆地构造演化历史也十分关键。 然而，由于碳酸盐岩水下块体搬运沉积物的岩石记录较硅质碎屑岩相对罕见，且过去研究手法多以遥感和钻孔为主，人们对于碳酸盐岩水下块体搬运沉积的内部构造和形成过程了解甚少。对于碳酸盐岩水下块体搬运沉积物特征及过程的系统研究是当代沉积学重要的热点方向之一。 近年来，中国科学院南京地质古生物研究所李文杰博士、陈吉涛研究员与美国合作者，多次前往我国内蒙古乌海地区开展沉积学和地层学野外工作，通过对该地区多个剖面中奥陶统达瑞威尔阶至桑比阶的克里摩里组和乌拉力克组进行详细的沉积学观察与描述，识别出多套水下块体搬运沉积物，并对其内部结构、构造进行了野外素描和产状测量。相关研究成果近期发表在国际SCI期刊《沉积学》（Sedimentology）上。 基于连续的野外露头现象和数百个测量数据，研究获得以下几个成果：（1）总结出碳酸盐岩滑塌构造的变形序列；（2）提出多种前所未见的碳酸盐岩重力流沉积模式；（3）阐明这些独特的沉积现象记录了该时期华北西缘由被动大陆边缘盆地向前陆盆地转变的重要阶段，构造事件导致的地形变化和频发的地震是这些沉积现象的直接成因。 该研究成果不仅可用于揭示不同时代的深水碳酸盐岩沉积过程和构造转换背景，而且对华北西缘非常规油气资源（如页岩气）勘探具有重要指导意义。 本研究得到中国科学院战略性先导科技专项（B类）和美国自然科学基金的联合资助。 论文信息：Li,W.J.,Chen,J.T.*,Hakim,A.J.,Myrow,P.M.,2021.MiddleOrdovicianmass-transportdepositsfromwesternInnerMongolia,China:Mechanismsandimplicationsforbasinevolution.Sedimentology.https://doi.org/10.1111/sed.12949.西来峰剖面克里摩里组滑塌构造中的褶皱和叠瓦状层一线天剖面乌拉力克组碳酸盐岩角砾充填的深切水下河道硅质碎屑岩斜坡上粗粒碳酸盐岩碎屑充填的水下河道沉积相模式092021-12