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【科技日报】3亿年前的标本警告你 珊瑚礁崩溃后恢复生机需要2300万年
3.7亿年前的泥盆纪晚期,华南地区还是一片海洋,碧蓝的海水轻轻拍打着沙滩,距离海岸线不远处,是大大小小的生物礁体系。
潜入水下,就像是置身于海底总动员的世界,在一簇簇翩翩起舞的珊瑚和层孔虫礁石中,各种海洋生灵穿梭往来、生息不止……
但是,这个空前繁盛的生物礁很快就迎来灭顶之灾:随着全球气候变冷,导致海平面下降,大量生物礁露出水面,迅速死亡,而这仅仅是泥盆纪生物大灭绝的开端。
那么,这些生物礁恢复生机、重现繁荣用了多久?3亿多年前的生物大灭绝给了人类什么启示?科技日报记者12月14日从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,该所晚古生代研究团队要乐副研究员与中外学者合作,用大量中国标本见证了晚泥盆世生物大灭绝后生物礁复苏演化过程,成果分别登上国际期刊《地球科学评论》《三古》和《GeologicalJournal》。
甘肃、广西两处标本还原生物礁重生之路
在3.85亿—3.71亿年前的泥盆纪中晚期,地球迎来了生命演化的重要阶段。这一时期,海洋中发育了生命起源以来最大规模的后生动物礁体系,以层孔虫和珊瑚为主要造礁动物。但是在3.71亿年前和3.59亿年前,分别发生了两次生物灭绝事件,层孔虫—珊瑚礁生态系统随之崩溃和消失。
今天看来,构成泥盆纪生物礁的珊瑚与层孔虫都是较为低等的动物,但是生物礁包含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。
“为了揭示晚泥盆世生物灭绝后,中国密西西比亚纪生物礁的复苏演化过程与全球是否具有一致性,我们与国内外合作者详细研究了甘肃平川大水沟剖面前黑山组叠层石礁和广西田林甘垌子剖面都安组后生动物—微生物礁。”要乐告诉记者。
在甘肃平川大水沟剖面前黑山组叠层石中,他们发现大量的泥晶、泥粒、核形石和亮晶方解石,“这些物质都是非常细小的碳酸钙颗粒,比如泥晶直径不超过4微米,它们指示叠层石可能由微生物的黏结、捕获和钙化作用共同形成。”要乐说,这就是泥盆纪生物大灭绝后替代后生动物礁的微生物礁。
而在广西田林甘垌子剖面,也发现了丰富的礁体标本,小的几米,大的有几十米。研究显示,这些礁体的“建造者”主要是丛状复体珊瑚、横板珊瑚、泡孔苔藓虫和微生物,但珊瑚等后生动物已占据主导,微生物礁日渐式微。
“我们通过菊石、介形虫、孢粉等化石可确定位于甘肃的叠层石为杜内早期,通过有孔虫化石确定广西礁体为维宪晚期,两者相差约2300万年。”要乐说。
后生动物礁与微生物礁就像跷跷板,一方兴盛意味着另外一方衰败。泥盆纪晚期生物大灭绝导致珊瑚、层孔虫等后生动物礁崩溃,原本被挤压到角落里的微生物乘机占据浅海地盘,发展壮大自己的队伍,形成大量微生物礁。过了2300万年,地球气候变暖,后生动物再次繁盛,那些微生物成为珊瑚虫的“盘中餐”,于是局面逆转变得对后生动物有利。
珊瑚礁大量灭亡预示地球气候环境出现大问题
生物礁不仅是地球生命演化最为重要的基因宝库,也是地球气候环境变化的“警示灯”。
或许有人会说,我不去大堡礁潜水,珊瑚灭亡跟我有什么关系呢?
“通过地质古生物的研究我们知道,珊瑚礁是一种脆弱的生态系统,它对气候环境的变化非常敏感。”要乐告诉记者,珊瑚礁一旦大量灭亡,意味着海洋甚至地球气候环境出了大问题。
3亿多年前,珊瑚礁的再次繁盛主要原因来自地球升温,那时的气温比今天的气温还要高,南极地区甚至没有冰盖。那么,是否意味着我们无需担心全球变暖呢?答案是否定的。
据要乐介绍,经过数亿年的进化,今天的珊瑚虫已经与祖辈们不太一样,它们体内有许多藻类,双方互利共生。一旦全球变暖,将导致藻类大量死亡,这对休戚与共的好伙伴被拆散后,珊瑚礁也将面临崩溃厄运。同时,全球变暖会导致海水酸化,这将给敏感的珊瑚虫致命一击。
“我们这个研究发现,生物礁恢复生机不是一朝一夕的事,整整用了2300万年,而生物礁是海洋中重要的生态系统。”要乐打比方说,生物礁突出于海底,非常坚硬,可以抵御海浪冲击,为各类海洋生物提供栖息之所,“就像是建造在地面上的高楼大厦,一旦发生地震,楼房都倒了,我们人类去哪住呢?”
2021-01-04
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【科技日报】系统发育基因组学 让跳蚤认祖归宗
蚤目(俗称跳蚤)是一种令人讨厌的生物,但是科学家对它却非常感兴趣,因为跳蚤与其它昆虫目之间的亲缘关系,一直是昆虫系统学领域的未解之谜。12月25日,记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉,该所与英国科研团队合作,通过对开源组学数据的挖掘和深入系统发育基因组学分析,揭示跳蚤是一类特化的蝎蛉,相关研究成果发表于《古昆虫学》。
跳蚤属于节肢动物门、昆虫纲,是一类体型侧扁,外形高度特化,并严格以吸血为生的全变态昆虫。跳蚤体型很小,通常体长1—3毫米。它是外寄生昆虫,吸食哺乳动物(包括人类)和鸟类的血液。
中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳、黄迪颖研究团队和英国布里斯托大学古生物团队合作,选取了现生吸吻类26个代表物种,包括长翅目所有亚目、蚤目和双翅目,并根据此前千种昆虫转录组进化团队测得的转录组数据,调取了1478个直系同源单拷贝蛋白编码核基因,这代表着目前已知最大的吸吻类分子数据矩阵。此外,研究人员还构建了包括29个物种的线粒体基因组与多个基因联合的较小数据矩阵。所有研究结果表明,蚤目位于长翅目的内部,与现生的小蝎蛉科构成姊妹群的关系。
在形态特征方面,蚤目与现生小蝎蛉科具有潜在的共有衍征,如口器特征和精泵。现生小蝎蛉口器较特化,具有由上唇形成的食物通道和针状上颚等,与吸食植物流汁相适应,而中生代的阿纽蝎蛉恰好填补了小蝎蛉科向跳蚤过渡的演化缺失环节。研究证明了跳蚤是从吸食植物花蜜的长翅目祖先演化而来,最终成为如今吸食脊椎动物血液的寄生虫。
系统发育基因组学的结果也为当今昆虫系统分类提供了重要的参考依据。根据跳蚤位于长翅目内部的系统发育关系,研究人员正式提出蚤目应降级为蚤次目(infraorder)。现生完全变态类昆虫将从11个目减少为10个目,这项研究成果将对现生昆虫系统分类体系具有深远的影响。
2021-01-04
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【澎湃新闻】跳蚤“认祖归宗”地位“下降”:跳蚤的祖先找到了,不吸血!
科学澄清误解。
白蚁其实是特殊的蟑螂,虱子其实是啮虫,鸟其实是一类特化的恐龙,恐龙没有灭绝!
“而跳蚤其实是一类特化的蝎蛉,其祖先不吸血!”
12月21日最新发表在《古昆虫学》(Palaeoentomology)上的一篇研究论文显示,跳蚤是从吸食植物花蜜的长翅目祖先演化而来,最终成为如今吸食动物血液的寄生虫。
蝎蛉是长翅目昆虫的总称,成虫具有两对狭长的翅,现生大多在森林、峡谷或植被茂密的地区,多取食死亡的软体昆虫,捕食各种昆虫,或取食苔藓类植物。
蝎蛉。受访者供图该研究由中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳、黄迪颖研究团队和英国布里斯托大学古生物团队合作完成。研究人员正式提出,在“界门纲目科属种”分类学上,将跳蚤所属的蚤目降级为蚤次目(infraorder)。换句话说,跳蚤的分类学地位“下降”了。现生完全变态类昆虫将从11个目减少为10个目。这项研究成果将对现生昆虫系统分类体系具有深远的影响。
跳蚤。蔡晨阳告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),目前大约有2500种跳蚤,最大的个体体长约3-4毫米。跳蚤因为传播黑死病,引起巨大疫情,造成大量人员死亡,跳蚤曾改变人类的发展进程。这一最新发表的研究结果让人们明白,跳蚤的祖先不是吸血的,而很可能是吸食植物汁液,它们寄生的对象从最初的植物,到哺乳动物,再到人。该论文显示,系统发育基因组学的结果显示,蚤目与现生的小蝎蛉科构成姊妹群的关系,蚤目位于长翅目的内部,完全否定跳蚤与雪蝎蛉科、跳蚤与双翅目之间的姊妹群关系。
以上结果是根据目前已知最大的吸吻类(包括跳蚤、蝎龄、苍蝇、蚊子等)分子数据矩阵,以及29个物种的线粒体基因组与多个基因联合的较小的数据矩阵进行研究得出。
系统发育基因组学揭示跳蚤与小蝎蛉科构成姊妹群的关系。跳蚤(Siphonaptera,黄色),小蝎蛉(Nannochorista,绿色)。在形态特征方面,蚤目与现生小蝎蛉科具有潜在的共有衍征,如口器特征和精泵。相关研究工作由中国科学院、国家自然科学基金委和英国皇家学会的资助。
2012年初,中国科学家发现亿年前的巨型跳蚤化石,其体长达两厘米。其很长的刺吸式口器显示了与中生代具长喙的阿纽蝎蛉科的相似性。后者可能是的裸子植物的传粉者。该研究由中国科学院南京地质古生物研究所黄迪颖研究团队完成,发表在《自然》(Nature)杂志上,化石产自我国内蒙宁城中侏罗世道虎沟动物群(距今约1.65亿年)和辽宁北票早白垩世热河动物群(约1.25亿年)。
2020年初,中国科学院南京地质古生物研究所王博研究团队在《科学进展》(Science Advances)杂志报道了白垩纪缅甸琥珀中具长喙的阿纽蝎蛉化石。中生代的阿纽蝎蛉恰好填补了小蝎蛉科向跳蚤过渡的演化缺失环节。
2020-12-22
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【中新网】科学家最新研究发现跳蚤是特化的蝎蛉
中新网南京12月21日电 (徐珊珊)据中国科学院南京地质古生物研究所21日消息,由中英联合的研究团队近日揭示了跳蚤是一类特化的蝎蛉,将蚤目降级为长翅目的一个次目。
相关研究成果于2020年12月21日发表于《古昆虫学》(Palaeoentomology)。
蚤目(俗称跳蚤)属于节肢动物门、昆虫纲,是一类体型侧扁,外形高度特化,并严格以吸血为生的全变态昆虫。跳蚤体型很小,通常体长1—3毫米。跳蚤是外寄生昆虫,吸食哺乳动物(包括人类)和鸟类的血液。
蚤目作为昆虫系统演化树上一个独立的分支,得到了许多形态特征(侧扁、无翅、具刺吸式口器、具栉等)和生活习性等证据的支持。然而,跳蚤与其他昆虫目之间的亲缘关系一直是昆虫系统学领域的未解之谜。
21世纪以来,随着分子系统学和基因组测序技术的发展,跳蚤系统位置的难题并没有得到解决。
2020年初,南京地质古生物研究所王博研究团队在《科学进展》(Science Advances)杂志报道了白垩纪缅甸琥珀中具长喙的阿纽蝎蛉化石。通过对38个化石类群的54个形态特征的系统发育分析,表明长翅目是多系群,蚤目与双翅目构成姊妹群;并认为阿纽蝎蛉的口器与跳蚤不同,不是蚤目的姊妹群。
尽管跳蚤系统位置的研究对理解寄生性行为的起源和昆虫分类体系的确立具有重要的意义,但相关系统学研究进展缓慢。
科研人员近日通过对开源组学数据的挖掘和深入系统发育基因组学分析,确立了吸吻类(长翅目、蚤目和双翅目)内部的系统发育关系,揭示跳蚤是一类特化的蝎蛉,并将蚤目降级为长翅目的一个次目。
中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳、黄迪颖研究团队和英国布里斯托大学古生物团队合作,选取了现生吸吻类26个代表物种,包括长翅目所有亚目、蚤目和双翅目,并根据此前千种昆虫转录组进化(1KITE)团队测得的转录组数据,调取了1478个直系同源单拷贝蛋白编码核基因。
研究人员利用3种不同的氨基酸进化模型对3个矩阵进行了贝叶斯推演和最大似然分析来构建系统树。所有结果一致表明吸吻类的单系性,并证明蚤目位于长翅目的内部,与现生的小蝎蛉科构成姊妹群的关系。
据介绍,系统发育基因组学的结果也为当今昆虫系统分类提供重要的参考依据。根据跳蚤位于长翅目内部的系统发育关系,研究人员正式提出蚤目应降级为蚤次目。现生完全变态类昆虫将从11个目减少为10个目,这项研究成果将对现生昆虫系统分类体系具有深远的影响。(完)
2020-12-22
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【文汇网】挺进无人区,探寻青藏高原演化奥秘
日期:2020年12月13日 07:31:32 作者:付鑫鑫
▲袁东勋在文布乡北村一处剖面采集牙形化石,这是此行科考中坡度最陡的一座山。
今年8月底至10月初,中国科学院南京地质古生物研究所(以下简称南古所)、南京大学等单位派员组成的第二次青藏高原综合科学考察研究南京地层古生物科考分队,奔赴西藏藏北无人区开展科考。
中国境内的青藏高原,占我国陆地面积的26%。作为地球上保存最完整的造山带,这里岩石出露良好,是科学家研究地球动力学的天然实验室。
上世纪70年代,中国科学院院士、中国科学院地理科学与资源研究所孙鸿烈研究员组织并领导第一次青藏综合科学考察,发现了上百种新物种,填补了青藏高原一些地区和学科研究的空白。
南古所是目前我国唯一从事古生物学和地层学研究的专业机构,是国际三大古生物研究中心之一。截至目前,我国确立的11颗“金钉子”(全球年代地层单位界线层型剖面和点位)中,南古所主持确立了7枚,参与确立了2枚。
“青藏高原对地层古生物,甚至对整个地球科学来讲,它都是一部天书。”科考分队领队、南古所研究员张以春坦言,“遥远的地质历史时期,生物如何进化、环境如何演变,其中答案将为现今生物与环境的相互关系研究提供些微帮助。”
金秋时节,热觉茶卡,海拔4800米,晴空万里。
科考分队副领队、南古所研究员张华吩咐大家轮流挖探槽,寻取比较新鲜的露头,因为地表覆盖的是风化的浮土,看不到原始地层信息。
挖探槽2小时后,南古所副研究员郑全锋说:“太累了!在这里挖一下,可能相当于在平地挖10下,高原缺氧。”
“火山灰靠你了。”南古所副研究员郄文昆和罗茂开玩笑。
“靠我了?你把我变成火山灰!”罗茂快人快语。
“先放地幔里融一融。”郄文昆说。
“那出来是岩浆岩。”队友纠正。
“岩浆岩喷出来就是火山灰。”郄文昆答。
此时此刻,冰饮料、大西瓜成了科考队员们最想念的“奢侈品”。又过了近2个小时,众人感叹,干体力活的时间过得好慢。
“不知道的,肯定以为我们在挖金子。”郑全锋自嘲。
挖探槽5个小时后,张以春在别处采了8袋有孔虫化石、20多袋牙形化石,与众人汇合。
临走时,大伙商量锤子的归处:“要不就埋这吧,明天还来呢。” “锤子不要落下。” “锤子就是我的生命。”
▲张以春记录剖面信息。
的确,对于地质工作者来说,地质锤、罗盘和放大镜是必备的三大件。张以春带的放大镜是十几年前从母校带来的迷你放大镜,仅纽扣大小,“现在的放大镜镜片太厚,我这个比较薄、轻便”。
除了三大件,队员的行李箱里各有“法宝”:郑全锋带了护膝和可折叠椅,他的膝盖有伤,又要在野外赶论文;罗茂带了一套正装,中途得去北京答辩;助理研究员袁东勋有低血糖,带了一包薄荷糖,外加一件钓鱼马甲——口袋多,方便出工时带更多的化石样品袋……
张以春说自己是个喜欢计划的人,一年前就开始准备了。这是他第17次进藏,队伍规模最大,共25人。
泥盆纪“海洋霸主”邓氏鱼,可以吃掉鲨鱼
刚到拉萨,罗茂的高原反应比较厉害。“我浑身发热,盖着被子,又不敢蹬掉,感冒更麻烦。”发了两天的汗,他很快适应了。
记者问,第一次进藏不会害怕吗?罗茂说,大多数地球科学工作者都很向往青藏高原。“我的研究方向是,地球历史上生物大灭绝后的生态系复苏过程,即2.52亿年前到2.47亿年前,哪些因素引发了生物复苏。青藏高原记录了这些变化,一直很想去走一遭。”
南古所研究生琚琦是此次科考团队里唯一的女生。她告诉记者:“对高反没有心理负担,但条件比想象的艰苦。早上八九点出去采样,下午四五点回营地,中午吃的都是馒头、鸡蛋和榨菜,能吃上辣条就很幸福了。露营睡帐篷,大风响得好像在耳边打机关枪,沙子又多,睡不踏实。一个多月下来,每个人都又黑又瘦,张老师都瘦了十几斤。”
对于“掉肉”,张以春不以为然。上世纪70年代,老一辈科学家进藏科考,到处都是陷车的路,采样得靠牦牛驮出来装车。如今西藏“村村通”,到处是柏油路。
“我们寄回来有3吨化石和岩石。现在采样前,自己可以先不爬山,用无人机飞上去看看。”张以春至今还记得,2001年第一次进藏科考,足足失联114天,“到了日喀则,我都不好意思进城,浑身上下就是个‘泥人’,怕影响市容。”说完,他和记者同时笑了起来。
从拉萨往北,翻过5190米的那根拉山口,抵达海拔4700米的班戈县适应两天,团队继续向北进发,抵达藏北无人区,正式开工——沿着地质图的指引搜索地层剖面,探寻2.5亿年前生物大灭绝时期,即二叠系和三叠系界线处的地质记录。
▲当惹雍错二叠系剖面中的珊瑚化石
在玛依岗日地区,张以春第一眼就发现了晚二叠世的柯兰尼氏虫化石。他的研究方向是二叠纪(距今约2.99亿年至2.5亿年)的有孔虫化石及古生物地理,必须采集块状的化石,不能采碎样。
“有孔虫化石是微体化石,需要后期切块、打磨。比如,有的有孔虫很小,几毫米到几厘米,对切片技术要求高,切过中轴才有用。”在办公室,张以春转头从显微镜边上的小盒子里取出透明玻璃片展示: “这种算是大的了,半径有1厘米。有的有孔虫只有几微米。”
记者盯着玻璃上薄如蝉翼的石头切片,肉眼可见纹路清晰如指纹,最外一圈特别厚实,那便是圆形的有孔虫。随后,他又展示了条状的有孔虫,仿若微型的手指饼。
除了有孔虫,玛依岗日地区还有植物化石。这次,主攻二叠纪末生物大灭绝环境背景的张华,在工作点附近找到了异常丰富的栉羊齿、单网羊齿等大羽羊齿植物,这些植物在2.5亿年前也生活在赤道附近的热带雨林中。
更为直观的发现是,研究沉积学的郑全锋找到了二叠纪晚期的煤——2.5亿年前,海平面快速上升,大量高等植物被淹没、埋藏形成了腐殖煤。
▲玛依岗日雪山旁的奥陶纪角石化石
驱车途中,科考队在无人区偶遇三头散开的野牦牛。郄文昆有望远镜,看见野牦牛很兴奋,“当时,野牦牛在我们车队的右前方,不能靠得太近。张以春老师说过,单只的野牦牛很可怕,可以轻松撞翻一台车,我们远远地看了看,个头真挺大。”
“我们也碰到一只野牦牛,开始没注意,后来看见了,最近大概距离150米,赶紧调转车头就往回跑。”罗茂补充说。
在泥盆纪点位,研究泥盆纪古生物和古生态的郄文昆介绍说,泥盆纪距今约4.2亿年到3.59亿年,被称为“鱼类的时代”,各种类群的鱼已经出现,比如,“海洋中的霸主”邓氏鱼是当时的主要鱼类,甚至可以吃掉鲨鱼。
▲琚琦在剖面工作。张以春摄
泥上留指爪是古人所见,遗迹化石可以将今论古
在海拔4850米的藏北无人区,罗茂发现了一块遗迹化石,上面有树枝状的凸出痕迹,初步看疑似海星停歇迹的化石。
遗迹化石可以用来推断沉积环境,研究早期生命演化。在地质历史时期,有钙质骨骼的生物较易保存,软体动物则很难保存在化石记录里,科学家可以通过观察它们的遗迹,来理解和恢复这些生物的生态特征。比如,螃蟹、虾等节肢动物滑过泥土表面,就会形成遗迹。
罗茂由此想到,古人对生物遗迹也有过细致描述。宋代文学家苏轼在《和子由渑池怀旧》中写道:“人生到处知何似,应似飞鸿踏雪泥。泥上偶然留指爪,鸿飞那复计东西。”说的是飞鸟在雪地、泥土上留下了痕迹。
“我们做遗迹化石,有句行话叫‘将今论古’,意思是现在发生的事情在古代同样发生过。”罗茂接受采访时,将办公室架子上一盘盘的粪便化石郑重地端出来,“其中有部分是我从藏北无人区捡来的草狐狸、狼的粪便。”研究这些已知的现代高原动物粪便,有助解读古代粪化石中的生态信息,包括食谱等。
▲蕉叶贝类腕足化石
“以‘屎’为鉴,可以知生态。”听上去是句玩笑,却蕴含真理。在罗茂看来,粪便化石是遗迹化石中非常特殊又重要的化石,可以用于解读地史时期生态系统中,各种生物之间的复杂关系,尤其是捕食者与被捕食者间的生态关系。“这块化石里有骨头,还有毛发,可见是生物链比较顶端的物种。这次,我捡回来有一块特别大的,很可能就是棕熊的粪便化石。”
即使被人误解为挖捡石头的、找矿的,科学家们依然无怨无悔地工作着。张以春说:“在青藏高原,背五六十斤化石下山,很喘很辛苦,但这些都是正常工作,了解地球、做自己喜欢的事,特幸福。地球上几十亿人,研究地球科学的人只是极少数,成为其中一员深感荣幸。”
在西藏那曲市尼玛县荣玛乡北部,张以春发现了角石动物(鹦鹉螺)化石——一种与河蚌同类型的软体动物,生活在约4.5亿年前的海洋,是当时的海洋霸主,捕食能力超强。指着化石上像笋尖的一条白色痕迹,他解释道:“这个尖头是它的壳,因为它是软体动物,像章鱼一样吸食食物。与白色垂直的黑线叫隔壁,隔壁与隔壁之间被称为房室。最后没有隔壁的地方应该是它的软体部分。角石主要生活在奥陶纪,体内有体管,可以连接每个房室。”
花岗岩是地质学上比较好断代的标识物。在冈塘错湖附近,团队遇到了一座特别的山,山峰由多个凸起的山尖组成,连绵不绝。据介绍,这座山全部由2.22亿年到2.14亿年前的花岗岩组成。当时,古特提斯洋壳已经俯冲到北羌塘地壳下,并发生断离,大量岩浆上涌,形成了这些花岗岩。由此证明,在2.11亿年前,南羌塘地块和北羌塘地块已经完成碰撞。
揭示地球历史真相,吃再多的苦也甘之如饴
在尼玛县文布乡北村附近,为寻找海拔4960米山顶的灰岩,张华带队垂直攀爬了近300米,踏勘的是晚古生代大冰期结束后的灰岩沉积。
大冰期结束后,海平面即将上升,这个地层剖面从底下的拉嘎组冰碛岩,到上面的昂杰组,再到下拉组,没有错动,是一套从碎屑岩到红色灰岩的完整沉积,时间跨度1000多万年,体现了早二叠到中二叠,冰室气候向温室气候转变的一个过渡。
▲二叠纪腕足类化石
在这个科考点,郑全锋发现了晚古生代大冰期快要结束阶段形成的冰海沉积岩,其中既有冰川底部融出的岩块落入水中而形成的坠石构造,又有海相的腕足化石。这些冰海沉积岩是地球历史上存在冰期(地球南北极中两极或一极有冰盖)的直接证据。地球现在约46亿岁,经历了5个大冰期,目前仍处于第四纪冰期当中。
“为了做好文布乡的北村剖面,我在那连续工作了4天。山脚海拔大约4700米,山顶4960米,山坡很陡,接近50度,非常难爬,是我干过最艰苦的剖面。但这个剖面出露很好,没有遭受太多的覆盖和构造破坏,采集到很多的珍贵样品,研究价值非常大。”郑全锋坦言,做沉积学,探寻岩石成因一定要多出野外,遇上这么好的剖面没做完,肯定会非常遗憾。“4天的工作从山脚到山顶来回跑了4趟,最后一天,要特别感谢袁东勋和南京大学博士生徐海鹏帮忙背石头,开心坏了。”
在日喀则萨迦县吉定镇,面对一座雄伟巍峨的大山,张以春解释了日喀则弧前盆地——冈底斯弧前盆地的成因。新特提斯洋俯冲过程中,把蛇绿岩洋壳抬起,形成一个非常深的盆,很多北边的物源沿着冈底斯弧往盆地充填,这些物源与南面毫无关系,因为南边有一个海沟阻断连接。等到盆地被充填、满溢,物质就流到海沟里。当印度板块第一次记录了亚洲的物质,则说明印度板块和欧亚板块开始碰撞,科学家通过研究沉积的变化和结构,判断两大板块碰撞之前,地球上究竟发生了什么。
科考接近尾声,团队途经藏南地区昂仁县朗错湖北岸,发现了一些中下部为红色、绿色,山顶呈白色的山体。张以春说,这些白色山尖是二叠纪灰岩,而山下是侏罗纪(距今约1.99亿年到1.45亿年)到白垩纪(距今约1.45亿年至6600万年)的砂岩和硅质岩,这是典型的混杂岩层序。中生代时期,新特提斯洋盆向拉萨地块俯冲过程中,包括碳酸盐台地在内的很多海洋物质,从海沟处被刮下,从而形成这一特殊地貌。
朗错湖是新特提斯洋闭合的位置、整个青藏高原最晚闭合的一个洋盆,大约在新生代早期闭合。那么,二叠纪灰岩为什么跑到侏罗纪和白垩纪的地层之上?地质学上,称之为二叠纪的灰岩外来块体,为什么说是外来的呢?因为它不是一个从老到新的正常层序,而是混杂的。这种地貌往西在仲巴、萨嘎,往南在普兰都有呈现,换言之,新特提斯洋缝合带广泛分布着灰岩外来块体。
“问题是,我们并不知道这些灰岩块体究竟是从哪里进入到海沟,在它的南边、印度板块北缘地层中,并未找到这种灰岩块体。或许,这正是地球科学令人着迷之处。”张以春感慨说,打开地球动力学的钥匙在青藏高原。“开展西藏科考,用脚丈量土地,哪怕只是揭示地球历史真相的一点点发现,我们吃再多的苦也会甘之如饴。”
明年,张以春团队还将进入西藏阿里地区科考。
▲罗茂在热觉茶卡进行踏勘,寻找遗迹化石痕迹。 (除署名外,均王金淼摄)
-记者手记-
专注而又单纯的科学家
为了做海拔4960米的山顶剖面,废寝忘食的郑全锋被南古所博士生乔枫“吐槽”了。
有一天,乔枫背着包跟郑全锋上山。爬到一半,郑全锋眼见乔枫爬山太费劲,说:“你的包太碍事了,要不先放下吧。”
“四手空空”爬到山顶,郑全锋陡然想起,吃饭怎么办?乔枫苦着脸道:“东西全在山下!”从海拔4700米爬到4960米,垂直落差200多米,回去找午饭是不可能的。两人饿着肚子,楞是做了一天的剖面才下山。
踏勘泥盆纪剖面时,一群野牦牛“占领”了剖面。尽管张华的主攻方向与泥盆纪关系不大,但在牛群走远后,他身先士卒,带头上山。“司机带我们找勘察点不容易,而且年轻人里有做泥盆纪地层古生物的,到了现场总想看看有没有合适的剖面。我也怕野牦牛,但在保证安全的前提下,还是要把工作做好,大家的努力别白费。”
科考途中,摄影师多次用延时曝光拍下璀璨银河和耀眼星空,张以春却不知“延时曝光”为何物。采访时,记者问怎么没想到中午可以给队友配自热米饭,他一脸茫然地回答:“什么是自热米饭?”
和罗茂道别,记者请吃点心,罗茂很是惶恐:“泡芙长什么样?”
……
这些科学家的心思全用在剖面、化石上,至于吃喝什么,全然抛在了脑后。
2020-12-14