科研进展----中国科学院南京地质古生物研究所

特异标本再研究首揭几丁虫作为一类未知原生生物的生殖模式

　　作为一类已灭绝的具有机质壳壁的海洋微体生物化石，几丁虫广泛存在于奥陶纪至泥盆纪的各类海相沉积物中，在年代地层和生物地层对比中发挥着重要作用。然而，自1931年被首次报道以来，关于这类小瓶小罐小棒状化石的生物学属性就一直争论不休，未有定论。
　　在上世纪80年代之前，根据其形态特征，几丁虫常被与原生动物，如跟足虫、纤毛虫、鞭毛虫、有孔虫等联系在一起，进行比较。但由于其独特的口盖或口塞，使其从形态学上与已知的原生生物均有显著区别。随着1963年一批呈茧状保存标本的问世，几丁虫逐渐被作为某类具有软躯体的后生动物的卵或卵囊。然而，通过与现生海洋生物学家的合作交流，新近研究显示，几丁虫的种内形态差异明显大于现代海生无脊椎动物卵的形态差异，进而说明其为后生动物卵的可能性很低（Liang et al. 2019）。
　　近年来，得益于一批保存精美的标本和新技术在古生物学领域的应用，中国科学院南京地质古生物研究所梁艳副研究员等与来自爱沙尼亚、美国、英国和中南大学的古生物学家合作，就几丁虫的生物学属性开展了新的研究，并取得了新的认识。这一研究成果日前已在国际地学期刊《地质学》（Geology）在线发表。
　　该研究采用近红外显微成像、显微CT、双束电子扫描和场发射电子成像等多项技术手段，发现长久以来被认为是畸变的特异标本实则是记录几丁虫生殖瞬间的关键材料。这类特异标本的一大共性是在一个标本的反口极方向（俗称底部）发育一个与该标本具有相同形态特征的、个体略小的不完整标本。通过对20枚特异标本的深入研究，识别出几丁虫的两种生殖模式：一个母体一次繁殖一个后代（Fig. 1 A–E）或一次繁殖多个后代(Fig. 1 F–G)。
　　这两种生殖方式与出芽和横裂生殖分别具有一定的相似性，但又有明显不同。相对出芽生殖而言，几丁虫的子代仅在母体的底部“出芽”。虽然子代的体室以类似“出芽”的方式呈现在母体的底部，但在母体的体室内，子代的颈部也几乎在同步进行生长。横裂则是水螅体在生成水母幼体之前进行横裂产生多个碟状幼体的过程，其生成的碟状体在形态上与水螅体和水母均有显著区别，仍需进一步的发展才能发展成为一个完整个体。而一个几丁虫母体一次繁殖多个后代的生殖模式是通过子代复制母体的形态特征来产生新的个体，新个体一旦发育成熟，脱离母体，就已经是一个与母体具有高度一致形态特征的完成体。根据已有的材料和研究结果，项目对几丁虫的生殖过程进行了复原（Fig. 4）。
　　高分辨率下的超微结构分析显示，无论是生殖标本内部出现的海绵状构造（Fig. 2 Q–U）、丛状或枝状构造（Fig. 3 D–T），抑或是致密的壳表（Fig. 2 J–K）或壳体（Fig. 3 X–Y），均由直径为几十或百余纳米的球形颗粒组成（Fig. 5）。根据这些颗粒的大小和排列方式的不同，形成各类形态构造，并最终发展成致密的壳体。
　　根据本项研究对几丁虫的超微结构和生殖方式的最新研究成果，结合几丁虫呈辐射对称壳体的形态特征、广泛的古地理分布和生态分布、较为显著的种内差异，几丁虫更可能为一类独立的原生生物，而非后生动物的卵或卵囊。
　　该项研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院先导B项目、现代古生物学和地层学国家重点实验室、爱沙尼亚基金委的联合资助。
　　相关论文信息：
　　Liang, Y.*, Hints, O., Tang, P., Cai, C.Y., Goldman, D., Nolvak, J., Tihelka, E., Pang, K., Bernardo, J., Wang, W.H.*, 2020. Fossilized reproductive modes reveal a protistan affinity of Chitinozoa. Geology, v. 48. https://doi.org/10.1130/G47865.1。
　　Liang, Y.*, Bernardo, J., Goldman, D., Nolvak, J., Tang, P., Wang, W., Hints, O.*, 2019. Morphological variation suggests that chitinozoans may be fossils of individual microorganisms rather than metazoan eggs. Proceedings of the Royal Society B 286, http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2019.1270。

02

2020-09
三峡地区发现典型埃迪卡拉化石叶状体新类型

　　埃迪卡拉型生物是在埃迪卡拉纪晚期（～571–539 Ma）大量繁盛的一类软躯体的、形态复杂的宏体真核生物。它们组成了“寒武纪大爆发”前夕埃迪卡拉纪最为独特的宏体化石生物群——埃迪卡拉生物群，在早期宏体生物的演化过程中占有极为重要的位置。
　　在埃迪卡拉生物群中，叶状体化石是最具代表性、也是最令人费解的一种化石类型。典型的叶状体化石，其上部为叶片状在水体中直立生长的身体，底部是圆盘状在沉积物中起固定作用的固着器，两者之间由茎干相连。叶状体化石的数量丰富且分布广泛，但由于这类化石形态结构简单且缺少内部解剖信息，仅保存为反映生物体外表面的印痕，导致人们对其生物属性知之甚少。早期研究者根据其总体形态的相似性，认为叶状化石是早期的海笔类，但该假说与个体和系统发育等证据不符。最近的研究认为这些叶状化石很可能代表了后生动物的干群或总群类型。
　　在我国湖北三峡地区埃迪卡拉系灯影组的石板滩生物群（“埃迪卡拉生物群石板滩组合”）中，也曾报道过典型的叶状体化石Charniodiscus。然而，近年来的研究认为，Charniodiscus的模式种很可能是一种具有分形分支结构的、多瓣的叶状体，因此三峡地区的类似叶状体化石能否归入Charniodiscus仍存在疑问。
　　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的王霄鹏博士研究生、庞科副研究员、陈哲研究员等人，与美国弗吉尼亚理工大学的肖书海教授，对近年来在石板滩生物群发现的一大类叶状体化石进行了详细的形态观察、分析和厘定。相关成果发表在国际古生物专业期刊Journal of Paleontology上，并被编辑选为免费开架阅读 (Open Access) 方式。
　　研究发现，三峡地区的该类叶状体化石的形态更接近Arborea，是一种不具有分形分支结构的、两瓣的叶状体；而与Charniodiscus模式种的结构相差较大。因此，研究者们把石板滩生物群中的该类叶状体化石归入了Arborea属，并且识别出了4个物种：包括该属模式种Arborea arborea，一个新种Arborea denticulate n. sp.，以及两个未定种Arborea sp. A和Arborea sp. B。通过对世界各地的Arborea/Charniodiscus叶状体标本进行了主成分分析和形态学分析，结果显示加拿大纽芬兰地区Bonavista半岛上发现的Charniodiscus sp.与Arborea arborea无显著形态差异，因而在此将其厘定为同一物种。本项研究还发现，即使到了埃迪卡拉纪的最后阶段，叶状体生物仍具有较高的多样性，这为认识埃迪卡拉纪—寒武纪之交生物面貌的演替提供了重要的证据。
　　石板滩生物群是世界上仅有的两个保存在石灰岩中的埃迪卡拉型宏体生物组合，因此其保存方式受到了极大关注。本项研究还对Arborea的保存进行了细致的埋藏学分析并提出关于其保存过程的模型，发现了石板滩化石的保存与微生物席中的自生方解石结晶有关。
　　本项研究得到中国科学院，国家自然科学基金委，中国科技部，江苏省科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室等的联合资助。
　　论文相关信息：Wang, X., Pang, K.*, Chen, Z.*, Wan, B., Xiao, S., Zhou, C., Yuan, X., 2020. The Ediacaran frondose fossil Arborea from the Shibantan limestone of South China. Journal of Paleontology, in press. DOI: 10.1017/jpa.2020.1043.

25

2020-08
华北寒武纪奇虾类研究新进展

　　奇虾类是寒武纪（5.41-4.85亿年前）最引人注目的动物类群之一，这类原始节肢动物体型巨大，身体构型独特，具有良好的视力和高超的捕食能力。作为显生宙海洋生态系统中最早出现的顶级捕食者，奇虾在“寒武纪大爆发”的相关研究中一直占据着重要地位。
　　传统意义上的奇虾类（anomalocaridids）以奇虾属（Anomalocaris）为代表，而赫德虾类（hurdiids）则是近年来识别出的另一大奇虾类群。由三个大板片组成的头壳复合体是赫德虾类的典型标志，并且，具有刀片状内叶的前附肢和四辐对称的口器也是这一类群的重要识别特征。
　　自2009年布尔吉斯页岩中的赫德虾（Hurdia）被识别为奇虾类的一份子以来，许多新的赫德虾类化石被陆续发现，也有许多曾被归为双瓣壳节肢动物的化石标本被重新解释为赫德虾类的头部板片。到目前为止，赫德虾类已包含九个属，均产出于全球寒武纪早期至泥盆纪早期的18个特异埋藏化石群。因此，赫德虾类在寒武纪生态系统中的重要地位逐渐得以显露，且这类在沉积物或水体中利用特化的前附肢兜取食物、甚至滤食的奇虾，也大大拓展了我们对奇虾分类和生态多样性的认识。
　　不过，对于赫德虾类演化的深入认识仍受到一些客观条件的制约。寒武纪中期是赫德虾类形态和生态演化的关键时期，因此了解这一时期不同地理区域之间赫德虾类的多样性非常重要。但由于赫德虾类非矿化的身体仅能在特异埋藏化石库中保存，而寒武纪中期全球特异埋藏化石群主要集中分布在劳伦大陆（Laurentia，今北美大陆的主体），使得我们对于这一时期其他地理区域的赫德虾类了解甚少。
　　近期，中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎团队孙智新硕士研究生和曾晗博士在赵方臣研究员的带领下，在华北地台寒武纪特异埋藏化石群的研究上取得了系列新进展，报道了寒武纪中期赫德虾类两属两种，分别是线纹心虾Cordaticaris striatus和镰状寒武耙虾相似种Cambroraster cf. falcatus；其中线纹心虾是一全新物种。这些进展代表了赫德虾类在华北地台的首次发现，也揭示了赫德虾类在寒武纪中期具有丰富的形态多样性和广泛的地理分布。相关成果已分别发表在《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）和《古生物学杂志》（Journal of Paleontology）期刊上。
　　其中，新属新种线纹心虾Cordaticaris striatus产自于山东临沂寒武系张夏组盘车沟段下部。这是一套局限分布于山东中部的以页岩为主的岩石地层单位，代表了寒武纪鼓山期的开阔陆棚沉积环境，是寻找布尔吉斯页岩型特异埋藏化石库最具潜力的层位。线纹心虾化石保存完好，几乎所有身体部分均被发现，其以具有线状装饰的心形（黑桃形）头壳中板（central element）、具有瘤点的口器、以及具有9个刀片状内叶（endites）的前附肢为典型特征。这些完整的化石信息扩充了赫德虾类的形态多样性，为寒武纪中期赫德虾类的演化提供了来自劳伦古陆之外的重要信息，佐证了寒武纪中期的赫德虾类具有广泛的形态和生态分异，同时也极大扩展了赫德虾类的生物地理分布。精美的标本也展示了华北地台特异埋藏化石库的保存能力。
　　寒武耙虾相似种Cambroraster cf. falcatus产自山东潍坊地区寒武系馒头组上页岩段地层中。该物种是2019年刚刚在著名的布尔吉斯页岩被系统描述的赫德虾类，以横宽的马蹄形头壳中板和具有耙状内叶的前附肢为特征。山东标本的形态特征和时代与布尔吉斯页岩寒武耙虾的模式种镰状寒武耙虾C. falcatus几乎相同，证明此属具有较强的地理扩散能力。同时，该团队近期在山东的寒武耙虾产出层位也发现了此前只有北美特有的西德尼虫Sidneyia cf. inexpectans（Sun et al., 2020, Geological Magazine），为这一时期生物古地理研究提供了重要素材。
　　本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和现代古生物学和地层学国家重点实验室项目共同资助。
　　论文信息：
　　Sun, Z.X., Zeng, H., Zhao, F.C.*, 2020. A new middle Cambrian radiodont from North China: implications for morphological disparity and spatial distribution of hurdiids. Palaeogeography. Palaeoclimatology, Palaeoecology 558:109947. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109947.
　　Sun, Z.X., Zeng, H., Zhao, F.C.*, 2020. Occurrence of the hurdiid radiodont Cambroraster in the middle Cambrian (Wuliuan) Mantou Formation of North China. Journal of Paleontology, https://doi.org/10.1017/jpa.2020.21.

21

2020-08
云南保山志留纪牙形刺研究新进展

　　云南保山地区在志留纪时期属于滇缅马苏板块。该地区的老尖山剖面长期以来被认为是我国志留系发育最完整、最连续的剖面，自下而上依次发育了仁和桥组、“栗柴坝组”和牛屎坪组。其中仁和桥组为含笔石的页岩，“栗柴坝组”和牛屎坪组主要为灰岩。在2014年的IGCP 591野外会议的指南中，首次对该剖面的志留系进行了系统的描述，并对“栗柴坝组”和牛屎坪组中的牙形刺进行了初步报道。
　　鉴于这批标本的重要性，近期，中国科学院南京地质古生物研究所陈中阳博士、王成源研究员以及爱沙尼亚塔林理工大学Peep Mannik博士等主要针对生物地层学方面对其开展了详细的研究。该成果已在线发表于国际地学刊物Geological Journal上。
　　研究总共识别出从兰多维列统特列奇最上部至普里道利统的七个牙形刺生物带单元，分别是：Pterospathodus amorphognathoides amorphognathoides生物带组合（Zonal Group）、Pterospathodus pennatus procerus超带、Ozarkodina sagitta sagitta带、Kockelella ortus absidata带、Kockelella crassa带、Polygnathoides siluricus带和“Ozarkodina” eosteinhornensis s.l.间隔带。根据以上识别出的牙形刺生物带，可判定“栗柴坝组”的地层时代为兰多维列世特列奇晚期至温洛克世晚期，牛屎坪组的时代为罗德洛世至普里道利世。剖面中存在一些由于滑坡造成的地层重复，其中两处很可能分别覆盖了“栗柴坝组”和牛屎坪组的底界。此外，研究在“栗柴坝组”中还识别出了志留纪兰多维列世末期至温洛克世早期的Ireviken牙形动物灭绝事件的部分层位。
　　云南保山地区的志留纪牙形动物群，与澳大利亚、波罗的海地区、北美以及奥地利同时期的牙形动物群存在着高度的相似性，都指示了较深水的、广海陆架的沉积环境。而这些地区在志留纪时期相距甚远，甚至隔洋相望。牙形动物群的高度相似性体现了该时期洋流对于牙形动物分布的重要影响。
　　本研究得到中国科学院先导专项B类、国家重大科技专项、现代古生物学和地层学国家重点实验室、爱沙尼亚研究理事会等共同资助。该研究也是国际地学计划IGCP 652取得的阶段性成果。
　　相关论文信息：Chen, Z.Y., Mannik, P., Wang, C.Y.*, Fang, X., Chen, T.E., Ma, X., Zhang, Y.D., Silurian conodont biostratigraphy of the Laojianshan section, Baoshan, Yunnan Province, SW China. Geological Journal. https://doi.org/10.1002/gj.3813

21

2020-08
特化的捕食行为驱动了早期蚂蚁的辐射演化

　　蚂蚁是最成功的社会性昆虫，在现代陆地生态系统中扮演了重要角色。蚂蚁的起源和早期演化吸引了许多人的关注。长期以来，学界普遍认为早期蚂蚁的形态和生态较为单一。而近几年，各国学者从白垩纪琥珀中发现了一系列的原始蚂蚁（例如驼蚁、魔蚁），极大改变了我们对早期蚂蚁演化历史的认识。
　　2016年，中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员与法国科研人员在白垩纪琥珀中报道了一类独角蚁（属于黑帝斯蚁）化石。该类蚂蚁具有一对镰刀状大牙（大颚）；其唇基向上延长，在头上形成一个独特的“角”。此后，国际多个研究团队从缅甸琥珀中陆续发现了近十种独角蚁，引起了广泛关注。但该类蚂蚁是如何演化出来的？它们是如何利用大牙和角进行捕食的？这些问题一直是大家期待解开的谜团。
　　近期，美、法、中三国科研人员合作，对已报道的独角蚁及相关的现生和灭绝类群进行了详细的形态测度学、功能形态学和系统发育分析，确认了黑帝斯蚁特化的“陷阱-大颚”式（trap-jaw）的捕食机制，并厘定了该类群的演化历史。研究成果近期在线发表于《当代生物学》（Current Biology）杂志。
　　该研究团队对所有黑帝斯蚁头部进行形态解剖学分析，结合一枚特殊的捕食标本，从形态功能学上确认黑帝斯蚁采用的“陷阱-大颚”式捕食机制。研究团队建立了化石蚂蚁形态学数据库，并选取了46个灭绝和现生蚂蚁的代表类群进行系统发育分析。结果表明黑帝斯蚁（包括独角蚁）形成了一个很好的单系类群，可能是已知最原始的蚂蚁类群。所有黑帝斯蚁的角是同源的，但“延长的角”在黑帝斯蚁中独立演化了两次。
　　研究团队进一步选取了112个现生和灭绝蚂蚁的代表类群进行了形态测度学分析，发现黑帝斯蚁占据了一个独特的形态空间，与其他化石和现生蚂蚁类群明显不同，而且独角蚁不同类群也拥有差异巨大的头型（包括角和大颚），可能专门捕食不同的猎物。
　　本研究发现独角蚁的大颚和角共同演化，形成了一套精密的耦合系统。独角蚁特化的捕食行为进一步驱动了该类群的辐射演化。尽管独角蚁在白垩纪中期十分繁盛，但在白垩纪后期逐渐灭绝，并与其他原始蚂蚁一起被更进步的现代蚂蚁类群取代。
　　中国科学院南京地质古生物研究所的绘画师杨定华绘制了二维和部分三维复原图。
　　该项研究得到中国科学院和国家自然科学基金委项目的资助。
　　相关论文：Barden P.*, Perrichot V.*, Wang Bo* (2020) Specialized predation drives aberrant morphological integration and diversity in the earliest ants. Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.06.106.

18

2020-08
青藏高原三叠纪—古近纪生物地层学研究新进展

　　宏伟的青藏高原被称为地球的第三极，但在地质时期这里曾是广阔的海洋，其中沧海桑田的变化是当今地质学的研究热点之一。地层学是恢复重建地质历史的关键，生物地层学是地层学研究最基本的方法，化石则常常是确定地质体时代的一项最根本、最可靠的依据。然而，由于极端的自然条件和强烈的构造变形和变质作用，青藏高原地区的化石采集和生物地层学研究十分困难，进展缓慢。以雅鲁藏布江缝合带为代表的藏南新特提斯域是其中突出的代表，这里的中、新生界地层问题多、争论大，已经制约了相关研究的深入。
　　近期，中国科学院南京地质古生物研究所的李建国研究员研究团队以他们所取得的材料和进展为基础，结合他人的研究，为西藏南部新特提斯域三叠系-古近系建立了一个新的多门类综合生物地层框架。该成果已在线发表于国际地质学综合期刊《亚洲地质》（Journal of Asian Earth Sciences）上。
　　这一新框架补充了许多空白。一些过去未有研究或研究薄弱的门类，尤其是牙形类、放射虫、孢粉等微体化石，取得了长足进展。一些在过去研究基础较好的门类则得到了进一步的补充和完善。新的地层框架包含了一系列新的化石分带，其中不少可与国际标准化石带进行很好地对比，如下三叠统的牙形刺和菊石带、三叠系顶–下侏罗统的菊石带、上白垩统的浮游有孔虫与钙质超微化石带。研究者以“纪”为单位编制了四张综合生物地层表，每张表都包括了该纪在地层划分对比中具有重要意义的古生物门类，包括菊石、牙形石、双壳类、放射虫、有孔虫、钙质超微化石等。文章还依据这些新的生物地层进展对藏南地区一些三叠系–古近系岩石地层单位的划分、对比和时代问题进行了讨论和梳理。
　　当前新的综合生物地层系统所覆盖的时间范围大致相当于藏南雅鲁藏布缝合带所代表的新特提斯洋由于拉萨-冈底斯块体从冈瓦纳北缘的裂离而开启形成、最后因印度欧亚板块碰撞而消亡的历史阶段，因此将为新特提斯演化及青藏高原其他地质研究提供重要的地层学参考。
　　相关研究得到青藏高原第二次科学考察与研究、中国科学院战略先导专项B以及国家自然科学基金的共同资助。
　　相关论文信息：Jianguo Li*, Miaoqin Lin, Yixiao Wu, Hui Luo, Jungang Peng, Lin Mu, Bo Xu, Chao Zhang, 2020. New biostratigraphic framework for the Triassic–Paleogene in the Neo-Tethys realm of southern Xizang (Tibet), China. Journal of Asian Earth Sciences, https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104369.

17

2020-08
贵州独山中泥盆世鸡窝寨生物礁的生物多样性

　　生物礁是海洋中最为复杂多样的生态系统，也是地球生命演化中最为重要的基因宝库之一，拥有最高级别的物种多样性、生境多样性、群落结构和功能多样性。中泥盆世吉维特期发育了显生宙以来最大规模的后生动物礁体系，然而，这一时期生物礁的生物多样性、生物之间的复杂生态关系以及生物礁群落的构建等方面尚缺少较为细致的研究工作。因此，对关键地质时期生物礁及生物多样性演化模式的进一步认识也受到一定程度的限制。
　　近期，中国科学院南京地质古生物研究所泥盆纪研究团队副研究员郄文昆、梁昆和硕士研究生黄家园等，联合英国布鲁内尔大学、贵州大学和中国地质调查局武汉地质调查中心的合作者，对我国华南泥盆系浅水相经典剖面之一的贵州独山大河口剖面进行了多次系统野外研究。相关研究成果已在线发表于国际期刊《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上。
　　研究以该剖面吉维特阶独山组的鸡窝寨生物礁为研究对象，运用精细采样方法选取28个50í50cm的样方，在礁体纵面7m2的范围内原位采样665块，并制得化石薄片2804张，原位绘制化石标本10823个，并基于大量系统数据开展了高精度的生物多样性和群落古生态统计工作。
　　迄今为止，在鸡窝寨生物礁7m2的范围内共识别出83个化石种，隶属于8个门类的44个属，包括四射珊瑚（9属29种)）、层孔虫（10属16种）、横板珊瑚（8属13种）、腕足类（8属16种）、苔藓虫（4属4种）、钙化蓝细菌（3属3种）、刺毛虫（1属1种）、管状蠕虫（1属1种）。其中，以层孔虫(N=755)、横板珊瑚(N=630）、四射珊瑚(N=198)和刺毛虫(N=144）的丰度（出现频率）最高。通过对生态现象的统计，结果显示鸡窝寨生物礁不仅有极高的物种多样性，还有一系列物种之间的复杂生态关系，主要包括包裹(N=716)、空间竞争(N=35)以及共生(N=58)等。化石的原位采集以及高精度复原进一步明晰了中泥盆世生物礁中的物种空间分布特征，并且发现主要造礁生物拥有稳定的空间分布特征而次要造礁生物及附礁生物的分布有较大的空间异质性。
　　这项研究为进一步开展全球古地理对比及地史时期生物礁的多样性演化和分布模式提供了重要的参考资料。
　　本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（B类），国家自然科学基金和中国地质调查局地质调查项目的共同资助。
　　论文信息：Huang, J., Liang, K.*, Wang, Y., Liao, W., Guo, W., Kershaw, S., Jeon, J., Qiao, L., Song, J., Ma, J., Li, Y., Tu, B., Tian, Y., Wang, Y., Wang, Y., Ma, J., Luo, M., Qie, W.*, 2020. The Jiwozhai patch reef: A palaeobiodiversity hotspot in middle Givetian (Devonian) of South China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109895

11

2020-08
孢粉研究揭示早中生代四川盆地古环境和烃源岩意义

　　四川盆地是我国天然气产量最大的地区之一，特别是近年来在普光和广安地区发现了新的大型天然气田，引起了地质学界的广泛关注。盆地内上三叠统和下侏罗统陆相含煤地层也是其重要的产气层位之一。研究显示，须家河组气藏勘探具有广阔前景，下侏罗统珍珠冲组也是重要的含油气地层。在盆地东北缘地区，上三叠统须家河组和下侏罗统珍珠冲组陆相地层中都含有丰富的古生物化石，然而，目前对于其所含古生物化石所指示的古环境和烃源岩潜力的研究仍相对薄弱。
　　近期，中国科学院南京地质古生物研究所李丽琴博士、王永栋研究员以及瑞典自然历史博物馆Vivi Vajda教授，首次在四川盆地宣汉地区开展了三叠纪和侏罗纪之交的孢粉相研究，并结合孢粉化石热变指数、地球化学指标等分析参数，深入探讨了须家河组和珍珠冲组的沉积环境和烃源岩的生烃潜力。研究成果近期在线发表于国际刊物《远古世界》（Palaeoworld）。
　　孢粉相分析显示，须家河组和珍珠冲组沉积有机物以植物碎屑为主（70–100%），孢粉型次之（0–26%），无定形有机质较少（0–13%）。根据孢粉相主要成分的相对含量变化，研究人员识别出了4个孢粉相组合。组合结果表明，须家河组和珍珠冲组总体表现为距离物源较近且富氧的河流—三角洲沉积环境，并具有两个远端（沉积物搬运距离远）—近端（搬运距离近）沉积旋回。此外，下侏罗统珍珠冲组底部的不透明植物碎屑具显著优势，可能与三叠纪—侏罗纪之交频繁发生的野火事件有关。
　　须家河组—珍珠冲组孢粉相数据与课题组之前获取的天文旋回曲线进行对比，显示不透明植物碎屑相对含量峰值似乎对应于400 kyr的天文旋回周期的最大值，这可能是由于在斜率周期控制的季风气候下河流三角洲地表径流增加所导致的。孢粉相分析在中生代跨区域层序对比、米兰科维奇旋回识别中具有较高的应用潜力。但相关轨道旋回控制陆地沉积环境的机制还需要更高分辨率的孢粉相分析数据资料进行验证。
　　通过孢粉相三元图、孢粉化石热变指数（TAI）以及相关地球化学资料综合分析表明，川东须家河组和珍珠冲组有机质类型为成熟—过成熟的III型干酪根，指示须家河组和珍珠冲组具有生气潜力。本项研究对进一步了解四川盆地三叠纪—侏罗系过渡时期的古环境变化及该地区未来的油气勘探前景具有重要意义。
　　本研究工作得到国家自然科学基金项目、中科院战略先导B类项目和现代古生物学和地层学国家重点实验室基础和自主项目联合资助。
　　论文信息：Li L., Wang Y., Vajda V., 2020. Palynofacies analysis for interpreting paleoenvironment and hydrocarbon potential of Triassic–Jurassic strata in the Sichuan Basin, China. Palaeoworld, https://doi.org/10.1016/j.palwor.2020.04.007.

04

2020-08
我国发现第二枚古生代蝎子化石

　　蝎目属于节肢动物门螯肢亚门蛛形纲，是蛛形纲动物中体型较大、较为古老的一类。蝎子的触肢（第二对附肢）末端为钳状，前腹部有7个体节，后腹部为5个体节加尾节，尾节由球状毒囊和针状毒刺组成，内部具有毒腺；蝎子腹部腹面有一对梳状的栉板，是其独有的感觉器官。化石蝎可分属于48科近150种，中国古生代蝎子化石及其稀少，先前仅有一例报道。
　　内蒙古乌达煤矿“植物庞贝”中产出的大量原位埋藏的植物化石对揭示二叠纪的沼泽森林生态系统有着非常重要的意义。然而，该生态系统中的动物化石却未有报道。近期，中国科学院南京地质古生物研究所雷晓洁博士研究生在王博研究员的指导下，与万明礼副研究员，周卫明助理研究员以及云南大学韦海波助理研究员合作，研究报道了一枚产自乌达煤矿的蝎子化石。
　　研究团队将这枚保存较为完整且精致的蝎子化石归入始蝎属、未定种（Eoscorpius sp.），是目前中国报道的第二枚古生代蝎子化石，也是世界范围内报道的第三枚产自二叠纪地层的蝎子化石。该成果近期已发表于国际地学刊物Proceedings of the Geologists’ Association。
　　该标本保存较为完整，头胸甲前中部有一隆起的水滴形中眼丘，中眼之间的一倒“V”型脊将其分开；中眼丘为一“Y”型沟环绕，将头胸甲背面分为较为凸起的中部头顶区域和凸起不明显的两侧胸部区域。螯肢大，突出于头胸部前方；触肢长而相对粗壮，掌宽且短，指长；第二对步足保存有胫节距。后腹部体节的长和宽均依次减少。尾节毒囊呈灯泡状，蛰针粗壮，长且弯曲。其身体表面有许多丘状小颗粒装饰，表皮上较为精细的结构（如：毛孔）等都清晰可见。
　　“植物庞贝”埋藏过程的特殊性为二叠纪蝎子的生态习性提供了重要的启示。由于该标本保存于凝灰岩层中部，表明其生活于树木的高层，但其底层环境为水体，这表明在早二叠世早期，此类蝎子可能就已经适应了陆生生活。此外，作为生态系统中的食肉捕食者，该蝎子化石的发现可证明当时的沼泽森林中已有较为丰富的动物量。该研究较为全面地揭示了早二叠世的“植物庞贝”生态系统群落面貌。
　　本项研究得到中国科学院和国家自然科学基金的支持。
　　论文相关信息：Lei, X.J.*, Zhou, W.M., Wan, M.L., Wei, H.B., Wang, B., 2020. A new scorpion from a Permian peat swamp in Inner Mongolia, China. Proceedings of the Geologists’ Association 131(2), 160–167. https://doi.org/10.1016/j.pgeola.2020.02.006

31

2020-07
孢粉化石揭示华南三叠纪—侏罗纪之交植被与气候变化

　　距今2亿年前的三叠纪—侏罗纪之交发生了显生宙五大生物灭绝事件之一，全球海陆生态系统受到重创。相比于海洋而言，对陆地生态系统三叠纪—侏罗纪之交重大生物事件的探究相对薄弱，特别是针对处于东特提斯洋的东亚地区陆地生态系统响应的研究甚少。我国华南四川盆地上三叠统—下侏罗统地层发育连续，化石丰富，为深入研究三叠纪—侏罗纪转换时期陆地生态系统的变化提供了重要基础。近年来，中国科学院南京地质古生物研究所王永栋研究员带领的中生代植物与环境中外科研团队，在该地区开展了多学科深入研究，陆续取得新进展。
　　近期，南京古生物所李丽琴博士、王永栋研究员和挪威奥斯陆大学Wolfram Kürschner教授、爱尔兰都柏林大学MichaRuhl博士以及瑞典自然历史博物馆Vivi Vajda教授等同行合作，对四川盆地东北缘宣汉七里峡剖面须家河组—珍珠冲组开展了孢粉植物群的系统深入研究，恢复并重建了三叠纪—侏罗纪之交的古植被演替和古气候变化，探讨了该转折时期陆地植被、气候变化与中大西洋火山活动事件等的潜在联系。研究成果已发表在国际地学学术刊物《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）上。
　　研究团队在须家河组—珍珠冲组剖面自下而上识别了5个孢粉化石组合序列，并结合孢粉生态群和主成分分析等手段，分别揭示了晚三叠世诺利期至瑞替期、晚三叠世末期、三叠纪—侏罗纪过渡期和早侏罗世赫塘期—辛涅缪尔期，孢粉组合所代表的古植被面貌演替特征以及古气候由温暖湿润到短期变凉、干凉和变暖的显著波动变化。该研究发现的三叠纪—侏罗纪过渡期显著蕨类三缝孢子峰值（fern spike）、晚三叠世末短期变冷以及早侏罗世变暖的古气候变化趋势，与全球多个代表剖面尤其是特提斯洋西缘地区的研究结果相吻合，揭示了三叠纪—侏罗纪之交全球性的陆地古植被和古气候演替变化。
　　这是我国华南地区三叠纪—侏罗纪之交孢粉植物群研究最为翔实的高分辨率研究记录，并为三叠纪—侏罗纪之交重大地质事件的陆地生态系统响应提供了来自古特提斯洋东缘东亚低纬度地区的重要证据。
　　本项研究得到了国家自然科学基金项目、中科院战略先导B类项目、现代古生物学和地层学国家重点实验室基础和自主项目以及瑞典研究理事会联合资助。
　　论文信息：Li L., Wang Y*., Kürschner, W.M., Ruhl, M., Vajda V.*, 2020. Palaeovegetation and palaeoclimate changes across the Triassic–Jurassic transition in the Sichuan Basin, China. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology 556, 109891. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109891.

30

2020-07