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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(subaqueous mass-transport processes)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. Middle Ordovician mass-transport deposits from western Inner Mongolia, China: Mechanisms and implications for basin evolution. 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
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南京古生物所召开建所70周年系列纪念活动总结会
11月25日上午,中国科学院南京地质古生物研究所在行政楼一楼会议室召开建所70周年系列纪念活动总结会。南京古生物所所长詹仁斌,党委书记、副所长杨涛,副所长王军以及相关部门负责人等共30人参加会议。会议由杨涛主持。
会议首先就南京古生物所建所70周年系列纪念活动的基本情况做了通报。2021年11月18日-19日,“古生物、精时地层及化石能源国际学术研讨会暨南京古生物所建所七十周年纪念活动”在南京成功举办。会议聚焦古生物学、地层学、化石能源和其他相关领域的最新进展和前景,邀请了包括11位中科院院士、8位外籍知名学者在内的29位专家学者做了精彩的学术报告,展示了古生物学和地层学研究最新进展,探讨了相关研究在矿产资源勘探开发中的应用。会上还发布了系列图书及视频,并举行了南京古生物所所史馆暨李四光先生办公旧址开放仪式等。会议采用了线上+线下同步研讨的方式进行。除南京主会场参会人员外,来自海内外关心和支持南京古生物所发展的专家学者等共2500余人参加了线上会议。纪念活动还收到了90多家单位发来的贺信,以及百余位海内外友人发来的祝福。数十家媒体对活动进行了报道并得到广泛关注。会议还对系列活动中的一些经验和不足进行了梳理。
随后,与会人员就系列纪念活动的举办发表了自己的心得和感想。大家表示,本次活动让人印象深刻,系列视频和图书制作精美,学术研讨会的专家报告十分精彩,“南古星”的提赠、所史馆和李四光先生办公旧址的建设,凝聚了全体南古人的精神。纪念活动的举办,让研究所中青年职工和学生们更加了解南京古生物所的历史,让大家有了集体感和自豪感,对大家是一次心灵的净化,思想的升华,深刻体会到个人的努力要融入到集体中才能体现出真正的价值,南京古生物所的荣誉需要所有南古人的不懈奋斗。大家认为,研讨会上院士专家的前沿报告,为研究未来的学科发展开拓了新的思路;活动举办过程中呈现出的“全方位”“全时期”“全过程”“全媒体”的特点,让本次活动产生了深远的影响。
詹仁斌对系列活动的举办进行了总结。他首先感谢了系列活动中工作人员的辛勤付出以及全所干部职工、离退休老同志及研究生们对此次活动的大力支持。他表示,通过梳理南京古生物所的历史,成功凝练出16个字的南古精神:“爱国奉献、学用兼优,严谨创新、勇攀高峰”,这是通过四代南古人不断实践创造出来的,也在一代代南古人的努力中赋予了南古精神更加深刻的内涵。此次纪念活动每个环节都至关重要,研究所各方面工作也得到很大的提升,活动的顺利举办是南古精神的一次生动成功的实践,充分展示了全体南古人是有觉悟的、有品味的、有情怀的,是有凝聚力、有战斗力的。此次活动中按照院党组的要求,成功建设了南京古生物所所史馆和李四光先生办公旧址,这是全体南古人的精神港湾和心灵的加油站,希望大家经常去看看,去加加油。詹仁斌强调,系列纪念活动的举办进一步增进了南古人的凝聚力,也增强了南京古生物所的吸引力,70年是一个总结,也是一个新的起点,希望大家牢记所风所训,在接下来的“十四五”发展规划中,进一步提高站位,更加深入地思考学科的未来发展和布局举措,推动研究所队伍建设、平台建设再上新的台阶,取得新的突破。
杨涛最后强调,研究所70年发展历史中取得了卓越的成绩,此次系列纪念活动不论是从研究所文化方面,还是从学术方面都做了很好的总结,希望大家以崭新的姿态持续不断地为“南古精神”赋予新的时代内涵,不忘“国家队”“国家人”职责,心系“国家事”、肩扛“国家责”,为实现第二个“百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦提供强大的科技支撑,做出新的更大的贡献!
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地球化学证据揭示海洋氧化为何迟滞了近20亿年
大气氧含量与生命演化之间的因果联系是最备受关注的重要科学问题之一。已有研究显示,早期地球极端缺氧,直至距今大约24亿年前后发生第一次大氧化事件。当时大气中的氧气达到了现代大气氧含量的1%水平以上,导致真核生物在地球上首次出现。但奇怪的是,在随后长达十几亿年的时间内,大气氧含量并没有显著增加,一直到距今5.8-5.2亿年前后发生的第二次大氧化事件,大气中的氧含量才增加到现代大气氧含量的60%以上的水平,从而可能触发了多细胞真核生物的大辐射,以及动物的快速起源和寒武纪爆发。
为什么在第一次大氧化事件之后,地球大气和海洋的氧化程度迟滞了近20亿年,直到5.8-5.2亿年前后才发生急剧增加呢?
针对这一科学问题,中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的中英合作团队开展了多年的探索。他们采用多种地球化学指标并结合数学模型首次系统论证了巨大海洋溶解有机碳库(DOC)的存在是迟滞元古宙海洋彻底氧化的关键原因。该成果在著名地球科学期刊《地球与行星科学通讯》(Earth and Planetary Science Letters)发表;陈波副研究员为该文第一作者,朱茂炎研究员为通讯作者。
溶解有机碳库模型(DOC)最早由美国麻省理工的Rothman在2003年提出,其依据是全球新元古代地层中记录的海水碳同位素的频繁负漂移事件,并表现无机碳(δ13Ccarb)和有机碳(δ13Corg)同位素变化之间的不耦合现象。该模型认为,前寒武纪海洋表层透光带内进行光合作用的微生物主要是原核生物,这些微生物死亡后的有机质颗粒细小、沉降速率慢,在海水中不断积累形成一个巨大海洋溶解有机碳库,超过现代大洋溶解有机碳库1000倍以上。由于这种以细菌为主的细小有机质颗粒易于氧化降解,大量消耗海水中氧气,从而导致了大洋的长期缺氧并阻止了大气氧化的增加。这种现象可以将前寒武纪海洋想象成一个巨大的现代沼泽池,水体中大量腐殖有机质不断消耗着氧气,导致水体浑浊并缺氧。只有当这个浑浊、高度还原的溶解有机碳库被彻底移除,大气和海洋的氧气含量才能够实现实质增加。但这一模型随后遭受到质疑,质疑的焦点集中在新元古代地球不可能提供足够的氧化剂来消耗/移除海洋中这一巨大的还原碳库。
2019年,该中英合作团队在《自然-地球科学》(Nature Geoscience)上发文提出:大规模造山运动可以导致原来海盆中形成巨量蒸发盐矿物的风化,为海洋带来持续性硫酸盐(氧化剂)输入,这些硫酸盐通过硫酸盐还原菌大规模消耗海水中的溶解有机碳,并通过黄铁矿的大规模埋藏(产氧),最终导致海洋中溶解有机碳库的减小和海洋的迅速氧化。这一假说为溶解机碳库模型面临的氧化剂来源这一挑战提供了解决方案,但是,该假说主要依赖于生物地球化学模型的数值模拟,缺乏具体地质记录和地球化学证据的直接论证。
本次研究,该团队在三峡地区南坨村剖面埃迪卡拉纪陡山沱组地层(约6亿年之前)中识别出一个与地质历史上全球最大的Shuram/DOUNCE事件(陡山沱负碳同位素负偏移事件)级别相同、但持续时间更短(~1.5 百万年)的碳同位素负偏移事件,相当于先前识别WANCE事件(瓮安负碳同位素偏移事件)。为了弄清这一负漂移事件发生的原因,团队开展了详细的碳、氧、硫、铀、锶等多同位素体系分析,论证了这次碳同位素负漂移事件记录的是一次由大陆风化增强导致的硫酸盐输入增加所触发的短暂海洋氧化事件。
大陆风化增强(锶同位素比值87Sr/86Sr增加)所带来的海水硫酸盐含量增加(黄铁矿和碳酸盐中硫同位素差值Δδ34SCAS-pyr>~35‰) 使深海溶解有机碳(DOC)被迅速消耗,海洋开始氧化(铀同位素δ238U值增加),大量13C亏损的有机碳被氧化并释放到海水中,导致同期海水碳酸盐的碳同位素δ13C值急剧下降(最低点 ~-10‰)。随着风化作用减弱(87Sr/86Sr下降),氧化剂被耗尽(Δδ34SCAS-pyr值下降),海洋迅速恢复到缺氧状态(δ238U值下降),同时δ13C 恢复到正值(图1)。
这一地球化学数据所揭示的过程与利用生物地球化学模型的数值模拟结果非常吻合。特别有意义的是,WANCE事件发生这一过程与随后发生的Shuram/DOUNCE 异常极其一致(图2),支持了该团队2019年提出的假说,即造山运动导致大量氧化剂输入增加是导致埃迪卡拉纪海洋氧化和极端碳同位素负偏移事件的主要驱动因素,这种海洋氧化还原状态和氧化剂供应之间的动态平衡完全符合Rothman的溶解有机碳库模型;为溶解有机碳库的存在是迟滞前寒武纪海洋彻底氧化的关键原因提供了直接证据。
发生在埃迪卡拉纪早期的WANCE事件,可能标志着这一大型深海溶解有机碳库解体的肇始。随后多次持续时间更长、强度更大的脉冲式氧化剂输入事件,不断消耗大洋中的溶解有机碳库,促使其最终在寒武纪早期消亡,海洋变得更加氧化,为动物在寒武纪早期的大爆发(寒武纪生命大爆发)和复杂海洋生态系统的出现创造了先决条件(图2)。
该研究得到中科院战略先导专项(B)项目和国家自然基金(NSFC)的资助。
论文信息:Chen, B., Hu, C., Mills, B.J.W., He, T., Andersen, M.B., Chen, X., Liu, P., Lu, M., Newton, R.J., Poulton, S.W., Shields, G.A., Zhu, M.*, 2022. A short-lived oxidation event during the early Ediacaran and delayed oxygenation of the Proterozoic ocean. Earth and Planetary Science Letters 577, 117274. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.117274.
图1 湖北宜昌南沱村埃迪卡拉纪陡山沱组剖面的碳、硫、铀、锶同位素变化
图2 埃迪卡拉纪重要的生物革新事件、海洋氧化还原状态以及铀、锶、碳同位素记录
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南京古生物所所史馆暨李四光先生办公旧址在宁开放
2021年11月18日上午,中国科学院南京地质古生物研究所所史馆暨李四光先生办公旧址举行开放仪式。这是南京古生物所建所七十周年纪念活动的一部分。
仪式由南京古生物所党委书记杨涛主持。南京古生物所党委书记、副所长杨涛主持开放仪式,并与所长詹仁斌,副所长王军,党委副书记、纪委书记张建成共同为南京古生物所所史馆和李四光先生办公旧址揭幕。读史可以明智,知古方能见今。所史馆通过大量的图片、资料和实物生动再现了南京古生物所70年走过的峥嵘岁月。詹仁斌在致辞中强调,希望新修缮的所史馆和李四光先生办公旧址能够成为广大南古人的精神港湾,大家可以把这里作为个人事业和人生的“加油站”、“充电宝”,并在各自的实践中为南古精神赋予新的时代内涵。
南京古生物所所史馆位于李四光先生办公旧址一楼,馆内正中央是李四光先生半身铜像。所史馆以时间为线索,通过丰富的图文资料,以及模型、标本等数百件展品,将南京古生物所发展史分为“领命启航”、“科学报国”、“踔厉奋发”、“砥砺前行”、“科学春天”、“踵事增华”、“勇攀高峰”和“不忘初心”八个板块进行展示。
展览内容展现了南京古生物所面向国家需求、开拓学科建设、争创国际一流的70年风雨征程,体现了弘扬以李四光先生为代表的四代南古人用实干铸就的“爱国奉献、学用兼优,严谨创新、勇攀高峰”的南古精神。
李四光先生办公旧址则原地重现了李四光先生在南京古生物所的办公场景,包括:“李四光先生生平”、“开创中国类研究”、“创办南京古生物所”、“著作等身”和“光辉旗帜”等五个部分。该办公场景的复原旨在以李四光先生为榜样,弘扬科学、严谨的治学精神,希望更多年轻人能像地质学前辈们一样,不畏困难、勇于探索、努力向学、蔚为国用。同时,这里将成为向广大南京市民和大中小学学生预约开放并开展科学精神教育的重要场所。
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七十芳华 蔚为国用
古生物、精时地层及化石能源国际学术研讨会
暨南京古生物所建所70周年纪念活动在宁成功召开
自1951年成立至今,中国科学院南京地质古生物研究所已经走过整整70周年。2021年11月18日上午,古生物、精时地层及化石能源国际学术研讨会暨南京古生物所建所七十周年纪念活动在南京古生物博物馆报告厅开幕。本次会议采用了线上线下同步学术研讨的方式进行,会期两天。
会议聚焦古生物学、地层学、化石能源和其他相关领域的最新进展和前景,邀请了国内外地层古生物学相关领域科研机构、高等院校和产业机构的26位院士、知名专家学者做精彩报告,展示古生物学和地层学研究最新进展,探讨相关研究在矿产资源勘探开发中的应用。
上午8:30,南京古生物所建所七十周年纪念活动在雄壮的国歌声中正式开幕。
中国科学院院士周志炎、戎嘉余、沈树忠,中共南京市委常委、组织部部长王华,中国科学院南京分院院长杨桂山,江苏省科学技术厅副厅长夏冰,江苏省科学技术协会副主席冯少东,中共玄武区委副书记、区长钱维,来自江苏省、南京市、中国科学院驻宁相关单位的领导和嘉宾,以及南京古生物所在职职工、离退休职工、研究生代表出席了现场会议。纪念活动由南京古生物所党委书记、副所长杨涛主持。
南京古生物所党委书记、副所长杨涛致辞
南京古生物所建所70周年纪念大会现场
此外,还有来自自然资源部、中国科学院、国家自然科学基金委员会等有关部委及其研究机构、著名高校、地调单位、油田和产业部门、协会学会及博物馆等单位的领导和专家,曾在南京古生物所学习、工作过的所友,关心和支持研究所的社会各界人士以及研究所在职职工、离退休职工及研究生等海内外2500余人通过腾讯会议和zoom会议参加了线上会议。
其中参加线上会议的中国科学院院士有:同济大学汪品先院士,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张弥曼院士,中国地质大学(武汉)殷鸿福院士,西北大学张国伟院士,中国科学院南京地质古生物研究所陈旭院士,中国科学院地质与地球物理研究所刘嘉麒院士、朱日祥院士,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邱占祥院士,西北大学舒德干院士,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所周忠和院士,中国地质大学(北京)王成善院士,北京大学金之钧院士,中国科学院广州地球化学研究所彭平安院士,中国科学院地质与地球物理研究所郭正堂院士、吴福元院士,中国科学院青藏高原研究所陈发虎院士,国家自然科学基金委侯增谦院士,中国石油勘探开发研究院邹才能院士,中国科学院地质与地球物理研究所潘永信院士,中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士,中国科学院地质与地球物理研究所李献华院士,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士,中国地质大学(武汉)谢树成院士。
南京古生物所所长詹仁斌致辞
南京古生物所所长詹仁斌首先向长期以来关心和支持南京古生物所建设和发展的中央和国家机关、各级政府、社会各界以及海内外朋友们表示衷心的感谢,并回忆了南京古生物所风雨兼程铸就辉煌的七十年历史。自1951年以来,南古人凝聚全国地层古生物工作者投入国家建设,积极承担国家重大科技攻关任务,在古生物学和地层学前沿领域取得一系列具有国际先进水平的重大原创成果,始终围绕“三个面向、四个率先”的要求,推进基础前沿研究,应用基础研究、人才培养和科学传播。2020年,在中国科学院组织的学科国际评估中,南京古生物所的古生物学和地层学两个学科方向均被国际同行一致评为“国际一流、国际领先”。
詹仁斌指出:四代南古人薪火相传,铸就了卓越的“南古精神”,这就是:爱国奉献、学用兼优,严谨创新、勇攀高峰。回顾历史,再创辉煌,他号召全体南古人必须要牢记并切实践行“务实求真、严谨、创新”的所风和“求真求实、争创世界一流”的所训,必须要将“南古精神”发扬光大,并不断赋予其新的时代内涵;必须要全面加强党对研究所一切工作的领导,紧紧团结在以习近平同志为核心的党中央周围,牢固树立“四个意识”,切实坚定“四个自信”,扎实践行“两个维护”;必须要继续打造并努力保持一支具有国际一流水平的科学家队伍;必须要下大力气打造并保持一个本学科领域最先进、最实用也最好用的技术支撑平台;必须要切实鼓励并大力开展学科交叉,特别是地层古生物学与生物学、沉积学、构造地质学、地球化学的交叉融合;必须要加强地层古生物学的数字化建设,积极创新数字驱动的基础研究范式;必须要坚定不移地走国际化道路,为国际古生物学的发展做出我们应有的贡献;必须要始终牢记南古人的初心使命,始终坚持基础前沿研究和应用基础研究两手抓,两手都要硬,并努力做到相互促进,同时在提升全民科学文化素养方面做出南古人的独特贡献。
詹仁斌表示:南京古生物所将不忘“国家队”“国家人”职责,心系“国家事”、肩扛“国家责”,坚持基础前沿探索,促进国际地层古生物学学科发展;坚持服务国家战略,为国家能源资源勘探和绿色可持续发展做出南古人应有的贡献;坚持创新再创新,力争在探索生命起源演化与宜居地球演变规律、建立全球地层对比标准等基础前沿领域取得更多更大的突破;坚持科教融合科学传播,致力提升全民科学素养。持续不断地为“南古精神”赋予新的时代内涵,为实现第二个“百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦提供强大的科技支撑,做出新的更大的贡献!
中共南京市委常委、组织部部长王华致辞
中共南京市委常委、组织部部长王华代表中共南京市委和南京市人民政府,对中国科学院南京地质古生物研究所成立70周年表示热烈祝贺,向一直以来为古生物学研究繁荣发展的一代代南古人表示崇高的敬意。他充分肯定了南京古生物所70年来取得的成就,及以国家需求为己任彰显努力向学,蔚为国用的使命担当,希望南京古生物所能继续和南京同心同向携手畅游科技创新的浪潮,共享城市发展的荣光。
中科院南京分院院长杨桂山致辞
中科院南京分院院长杨桂山在致辞中充分肯定了南京古生物所七十年光辉历程中取得的成绩。他指出,南京古生物所的发展历史,是一部艰苦创业、报国为民、开拓创新、追求卓越的厚重画卷,也是我国古生物学、地层学事业从小至大、从弱到强、再到引领世界先进的科技赞歌。他勉励全体南古人在新的历史起点上,坚持服务国家战略,进一步深入推进全面深化改革,在各项事业上取得更好、更快的发展,不断取得新突破、新成就。
中科院南京土壤研究所所长沈仁芳致辞
中科院南京土壤研究所所长沈仁芳表示,南京土壤所与南京古生物所历史渊源深厚,数十年来,一直保持着密切的合作关系,为各自领域的基础前沿研究、应用基础研究、人才培养和科学传播作出了应有的重要贡献,未来将继续努力携手奋进。
会上还举办了“南古星”提赠仪式。中科院紫金山天文台副台长吴雪峰表示,为纪念南京古生物所成立70周年,紫金山天文台已提名将一颗新发现的小行星命名为“南古星”,目前正在等待国际小行星命名委员会的批复。南京古生物所副所长王军就提赠“南古星”致答谢辞。
中科院紫金山天文台副台长吴雪峰提赠“南古星”
南京古生物所副所长王军致答谢辞
南京古生物所的发展离不开一代代南古人的接续奋斗。中国科学院院士周志炎,南京古生物所研究员穆西南,南京古生物所研究员王博,博士后Clementine Colpaert ,博士研究生付衍哲分别作为院士代表、离退休职工代表、青年职工代表、留学生代表以及研究生代表发言。
中国科学院院士周志炎发言
南京古生物所研究员穆西南发言
周志炎在致辞中从自身的成长经历谈起,深刻体验了南京古生物所“务实求真、严谨创新”的所风和爱国奉献、追求卓越的情怀,由衷感谢老一辈古生物学家树立的好榜样,研究所提供的好平台。他对研究所七十年来取得的成就感到自豪,对研究所未来的发展表示衷心祝福。
穆西南表示,如今老同志们退休了,“白头虽老赤心存”,大家献身科学,报效祖国的初心没有退休。他希望年轻的古生物学家们接过老一辈手中的火炬,展翅高飞、直上青云、勇于开拓、敢于创新、抢占科学制高点,为中国古生物学续写出更加华彩的篇章。
王博在发言中谈到研究所塑造了他的科研信仰与价值信念,号召年青一代南古人勇担责任和使命,创造南京古生物所新的辉煌。来自法国的博士后Clementine Colpaert在发言中谈到自己是慕名而来南京古生物所,来到这里收获丰富,深感荣幸。付衍哲分享了自己在南京古生物所的学习经历,作为新生代的南古人必将传承南古精神,不忘初心,积极进取,更上层楼。
为纪念建所七十周年,南京古生物所发布了系列视频。首先播放了展现七十年来南古精神代代相传的研究所视频宣传片《七十芳华 蔚为国用》。接着展示了通过整理近年来的重要研究进展,精心制作的系列科普小视频(第一季)。随后播放了海内外知名专家学者以及南古人对南京古生物所七十周年的祝福视频。
现场还举行了为纪念南京古生物所建所成立七十周年精心策划创作的系列图书的发布仪式。其中包括由詹仁斌和张元动研究员主编、系统论述全球所有的已定“金钉子”和待定“金钉子”的地质学高级科普书《地层“金钉子”:地球演化历史的关键节点》;由朱茂炎研究员等编写的阐述澄江动物群研究的历史、价值和意义,并首次独家展示南京古生物所40多年的澄江动物群化石珍藏的、图文并茂的学术专著《澄江动物群》;收录南京古生物所科学家们的野外考察和工作的点滴经历,展现科学家成就背后不为人知故事的《攀登—石迹耿千秋》;由戎嘉余院士领衔,南京古生物所20余位古生物学家精心打造的融媒体古生物科普著作《化石秘语》;展示南京古生物所建所70年辉煌历程,弘扬几代南古人用实干铸就南古精神的《南古初心——中国科学院南京地质古生物研究所70周年纪念图册》。
南京古生物所党委副书记、纪委书记张建成宣读贺词贺信
会上,南京古生物所党委副书记、纪委书记张建成展示了多位中科院院士的贺词,以及来自政府、科研机构、高校、油田、地调和社会团体等80多个单位的贺信,并向相关专家和单位表示衷心感谢。
纪念活动的最后,还举行了南京古生物所所史馆暨李四光先生办公旧址开放仪式。
开放仪式现场
南京古生物所史馆位于李四光先生办公旧址一楼,馆内正中央是李四光先生半身铜像。馆内通过丰富的图文资料,以及模型、标本等数百件展品,展示了南京古生物所面向国家需求、开拓学科建设,争创国际一流的70年风雨征程,弘扬以李四光先生为代表的四代南古人用实干铸就的“爱国奉献、学用兼优,严谨创新、勇攀高峰”的南古精神,同时也展示了国内外友人及兄弟单位的礼赠。
李四光先生办公旧址则原地重现了李四光先生在南京古生物所的办公场景。展览包括了“李四光先生生平”、“开创中国类研究”、“创办南京古生物所”、“著作等身”和“光辉旗帜”等五个部分。该办公场景的复原旨在以李四光先生为榜样,弘扬科学、严谨的治学精神,希望更多年轻人能像地质学前辈们一样,不畏困难、勇于探索、努力向学、蔚为国用。
开馆仪式结束后,参加活动的部分嘉宾在杨涛等所领导的陪同下,参观了南京古生物博物馆。
部分领导嘉宾参观南京古生物博物馆
当天中午的古生物、精时地层及化石能源国际学术研讨会开幕式由王军主持。为期两天的会议邀请了舒德干、朱日祥、郭正堂、金之钧、沈树忠、李献华、邹才能、徐义刚、潘永信等近十位中国科学院院士,以及国际古生物学会主席、国际地层委员会主席、美国科学院院士等国内外知名古生物专家作特邀报告,同时部分南京古生物所的中青年科学家们也在会上做了口头报告或展板报告,充分交流和探讨古生物学和地层学研究最新进展,并积极探寻相关研究在矿产资源勘探开发中的应用途径。
中国科学院南京地质古生物研究所成立于1951年,是中国科学院成立的第一批研究所之一,其前身为国民政府中央研究院地质研究所等,李四光先生任第一任所长。目前是全球规模最大、国际总体领先的从事古生物学(古无脊椎动物学、古植物学)和地层学研究的专业机构。先后有14位科学家当选为中国科学院(学部委员)院士。现今南京古生物所主要从事古生物学和地层学基础前沿研究、应用基础研究,以及相关领域的人才培养和科学传播,为我国地层古生物学的发展,国民经济建设和社会发展,为提升全民科学素质,以及国家知识创新体系建设作出了不可替代的重要贡献。
人民日报、新华社、中国新闻社、中国日报、科技日报、新华日报、江苏电视台、江苏新闻广播、扬子晚报、荔枝新闻、现代快报、南京日报、南京电视台、江苏科技报等媒体关注本次会议。
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塔里木盆地发现奥陶纪中期燧石团块保存的微体藻类化石
奥陶纪时期,全球多个地区广泛沉积硅质岩,其中包括哈萨克斯坦、澳大利亚东部。尽管奥陶纪深海燧石的微观古生物学有相对较好的记录,但奥陶纪浅海燧石的微体化石组合却知之甚少。
近期,中国科学院南京地质古生物研究所孟凡巍、燕夔副研究员,袁雪君硕士等与中国石化石油勘探开发研究院的张智礼、李慧丽高级工程师合作,对中国塔里木盆地北部的YJ -1井奥陶纪中期一间房组的钻孔碳酸盐岩岩芯进行研究,在碳酸盐岩中发现了大量燧石结核。此前,中国奥陶纪微体浮游藻类化石(疑源类)基本来自页岩浸泡,此次研究是国内首次对奥陶纪燧石相化石进行研究,丰富了对奥陶纪生物圈的认识。相关研究成果发表于国际SCI杂志《碳酸盐和蒸发岩》(Carbonates and Evaporites)上。
通过对燧石结核进行切片研究,发现其中包含丰富的化石藻类组合,共计11个属13种的浮游藻类化石(疑源类),以及丝状蓝藻;进而揭示了中奥陶世燧石相的生物组合面貌。该生物组合表明当时是一个浅海环境,这一推断得到了岩石学和其他动物学证据的证实。
燧石中的疑源类化石组不仅可以与全球同时期其他地区组合进行对比;也可用于露头及井下生物地层对比,具有重要的生产实践指导意义。
本次研究得到国家自然科学基金面上项目,中国自然科学基金中以合作项目,以及中科院基础前沿科学研究计划“从0到1”原始创新项目的共同支持。
论文相关信息:Zhang, Zl., Meng, Fw., Zheng, Qf. et al. Microfossils from nodular cherts in the Middle Ordovician Yijianfang Formation carbonates (Well YJ1X), Tarim Basin, China. Carbonates Evaporites 36, 38 (2021). https://doi.org/10.1007/s13146-021-00689-7.
中国塔里木盆地北部的YJ -1井奥陶纪中期一间房组燧石中的化石藻类
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数据库分析揭示了昆虫对二叠纪末大灭绝事件的响应
昆虫作为现今地球上多样性最高的生物,自石炭纪开始繁盛,在二叠纪已成为陆地生态系统中的重要角色。二叠纪末发生了地质历史上规模最大的生物灭绝事件,导致了陆地生态系统的崩溃。迄今学界对此时期昆虫的演化过程争议颇大,进而导致我们对于昆虫对大灭绝的响应机制知之甚少。
近日,中国科学院南京地质古生物研究所硕士研究生赵显烨在王博研究员指导下,与中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士生余逸伦以及俄、美等国科研人员合作,依托南京古生物所大数据中心,建立了全球甲虫(昆虫纲:鞘翅目)化石形态数据库。在此基础上,研究人员利用多种数学模型对早二叠世至中三叠世甲虫的分类多样性、形态歧异度、系统发育和生态习性进行了综合分析,重建了甲虫的早期演化历史。研究发现大灭绝事件(特别是去森林化)明显影响了甲虫的早期演化历程,为理解昆虫对大灭绝事件的响应过程和机制提供了新见解。研究成果近期发表于英国综合性学术期刊eLife上。
本研究厘定了甲虫部分关键类群,分别统计了自然类群、形态类群及混合类群的物种数;并参考全延限假设,计算得到了分类多样性变化曲线。在新的系统发育矩阵的基础上,采用最大简约法构建了早期甲虫的系统发育树。研究还建立了甲虫鞘翅形态数据库,并且利用主坐标分析和非度量性多维标度变换方法,基于多种形态歧异度指标,定量分析了早二叠世至中三叠世甲虫形态差异的变化。
结果表明,随着早、中二叠世甲虫干群的辐射,其多样性与形态歧异度同步增加。晚二叠世其多样性与形态歧异度解耦,多样性的增加并未伴随形态歧异度而发生显著变化。在二叠纪末大灭绝事件后,早三叠世的甲虫蛀食性干群近乎完全灭绝,多样性、形态歧异度皆明显降低。早三叠世蛀食性甲虫化石记录的空白与森林生态系统的崩溃时间(即无煤期,“Coal Gap”)大致吻合,表明蛀食性甲虫的灭绝可能源于去森林化作用所造成的栖息环境的消失。中三叠世甲虫类群明显恢复,新的蛀食性甲虫类群再次广泛出现,这也与森林生态系统的恢复时间相一致;此时期甲虫类群也逐渐完成了从古生代类群(基干类群为主)到中生代类群(多食亚目为主)的转换。
现代自然界中,昆虫在陆地碳循环中扮演着重要的角色。森林是陆地生态系统中最大的碳储库,植食性昆虫通过分解木质组织,将光合作用固定的碳以二氧化碳形式返回于大气。现今昆虫对森林枯木分解贡献率平均为29%,年排碳量约为3.2±0.9 Pg。甚至在短时间内,植食性甲虫的爆发足以让森林从碳汇转变为碳源。然而,漫长的地质历史时期,昆虫对全球碳循环及气候的影响被长期忽略。
古生代陆生植物大辐射伴随着巨量碳储存和氧气释放,这被认为是同期大气氧含量上升的主导因素。但大气氧含量在石炭纪达到顶峰后下降的原因尚存争议。近期,新的地球化学模型提出二叠纪陆地植食性动物对碳埋藏的限制可能是大气氧含量下降的主要驱动力。在二叠纪,相对于甲螨、脊椎动物等植食性生物,蛀食性甲虫成为更重要的木材分解者。这些甲虫通过与微生物(例如真菌)的相互作用显著提高了木材的降解速率。因此,二叠纪蛀食性甲虫的辐射可能是二叠纪大气氧含量下降的一个主要驱动力。
本研究还首次利用形态歧异度等指标对昆虫化石进行分析。结果表明,基于大数据以及多指标、多种模型的联合分析有助于我们更好地揭示地质历史时期生物的演化规律和可能的驱动力。
当今,人类造成的全球变暖与毁林事件导致森林昆虫多样性不断下降,与二叠纪末期灭绝事件十分相似。本研究或许有助于我们更好地了解未来昆虫将如何响应全球气候的变化。
本研究由国家自然科学基金、中国科学院等资助。南京古生物所画师杨定华绘制了化石复原图。
论文相关信息:Zhao Xianye, Yu Yilun, Clapham M.E., Yan E., Chen Jun, Jarzembowski E.A., Zhao Xiangdong, Wang Bo* (2021) Early evolution of beetles regulated by the end-Permian deforestation. eLife, doi: 10.7554/eLife.72692.
二叠纪甲虫代表性化石及复原图
早二叠世至中三叠世甲虫多样性变化曲线
早期甲虫系统发育树(A)和蛀食类群占比生态变化曲线(B)
早期甲虫形态歧异度对比分析
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南京古生物所召开2021年度第八次中心组学习会
11月8日上午,中国科学院南京地质古生物研究所在行政楼一楼会议室召开2021年第八次中心组学习会,集体学习习近平总书记在中央人才工作会议上重要讲话精神;重温习近平总书记在中央党校(国家行政学院)中青年干部培训班开班式上重要讲话精神;传达学习中科院基础研究工作会议精神等,并展开交流、研讨。所领导班子成员、党委委员、纪委委员、党支部书记、工会职代会主席团代表、妇委会代表、团委代表及中层领导干部等28人参加了会议。会议由南京古生物所党委书记、副所长杨涛主持。
会上,杨涛首先作“学习贯彻习近平总书记在中央人才工作会议上的重要讲话精神——深入实施新时代人才强国战略,加快建设世界重要人才中心和创新高地”报告。在报告后,杨涛向与会人员传达了习近平总书记在中央人才工作会议上的重要讲话精神和中科院党组对人才工作的相关要求,并强调研究所要特别重视中青年人才的引进和培养工作。
随后,南京古生物所所长、党委委员詹仁斌带领与会人员从“坚定理想信念、对党忠诚,注重实际、实事求是,勇于担当、善于作为,坚持原则、敢于斗争,严守规矩、不逾底线,勤学苦练、增强本领”等六个方面,重温了习近平总书记在中央党校(国家行政学院)中青年干部培训班开班式上重要讲话精神。会上,詹仁斌还传达学习了中科院基础研究工作会议精神,重点解读了“基础研究十条”的主要内容,并对研究所进一步聚焦主责主业,发挥优势,做强长板,当好“国家人”、担好“国家责”、做好“国家事”,全面贯彻落实会议精神和做好下一步工作做出部署。
南京古生物所党委副书记、纪委书记张建成传达学习了《中国科学院党的建设工作领导小组办公室关于进一步加强日常监督工作的意见》。文件要求,要持续加强研究所党风廉政建设和反腐败工作,加强日常监督,推进全面从严治党走深走实,为实现“四个率先”目标、落实“两加快一努力”要求保驾护航。
最后,与会人员结合研究所工作实际,围绕人才引进和培养、支撑条件保障、基础研究学科布局、平台建设、日常监督重点等进行了研讨。人事教育处副处长万明礼,妇联主席季承做了重点发言。
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滇东北首次发现奥陶纪末大灭绝前微体舌形贝型腕足动物
舌形贝型亚门腕足动物是寒武纪演化动物群的重要组分,也是古生代演化动物群中非常独特的一部分。但由于它们个体通常很小且数量稀少,研究相对薄弱。对于华南凯迪期的微体舌形贝型腕足动物,至今未见正式发表的文献。
近期,中国科学院南京地质古生物研究所的博士研究生陈迪在黄冰研究员指导下首次报道并系统描述了一个华南凯迪期的深水微体舌形贝型腕足动物组合,这也为研究奥陶纪末大灭绝前非铰合类腕足动物的演化提供了新的资料。相关研究成果于近期发表在国际地学学术刊物Papers in Palaeontology。
此次研究的岩石样品采自滇东北永善县万和剖面的宝塔组、临湘组和大渡河组,时代属于凯迪中晚期。永善地区位于华南古板块的西缘,环境较为开阔,广泛沉积灰岩、泥灰岩,这为舌形贝类提供了良好生存条件。样品经酸泡处理获得微体舌形贝型腕足动物,共鉴定出9属13种。
为研究全球深水微体舌形贝类的组成和古生物地理分布模式,本文首次建立了全球凯迪期舌形贝型腕足动物数据集,数据主要来自于波罗的卡、阿瓦隆尼亚、澳大利亚-冈瓦纳、Boshchekul岛弧和华南古板块上的10个采样点或采样地区,涵盖舌形贝型亚门中的5个超科 (舌形贝超科Linguloidea,平圆贝超科Discinoidea,乳孔贝超科Acrotretoidea,管洞贝超科Siphonotretoidea和神父贝超科Paterinoidea),共计40属。
通过定性分析和NMDS (非度量型多维尺度变换分析) ,结果与铰合类腕足动物类似,凯迪期深水微体舌形贝类的分布同样具有一定的地理分区性。通常古地理位置上离得近的,往往拥有更多相同的属。但也有例外,比如华南与波罗的卡、阿瓦隆尼亚、澳大利亚-冈瓦纳的距离,相较于华南与Boshchekul岛弧的距离更远,但却拥有更高的相似性,这可以用古海洋环流或是环境差异来解释。Boshchekul岛弧当时位于北半球洋流系统中,而华南当时位于南半球低纬度地区,靠近冈瓦纳大陆西缘,位于南半球的环流中。同时,波罗的卡和阿瓦隆尼亚古板块也在这个南半球洋流体系中,所以与华南有较高的相似性。与Boshchekul岛弧相比较而言,华南与澳大利亚-冈瓦纳古板块的相似性更高,可能是因为腕足动物沿着大陆海岸线迁徙,也可能是因为华南与Boshchekul岛弧的古环境差异更大。
论文相关信息: Chen, D., Huang, B., Li, W.J., Li, R.Y. and Rong, J.Y. (2021), Late Ordovician (Katian) linguliform microbrachiopods from north-eastern Yunnan, South China. Papers in Palaeontology, https://doi.org/10.1002/spp2.1407.
凯迪期非铰合类腕足动物古地理分布与华南两种代表性化石
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PPP专辑《早古生代海洋氧化、缺氧与生命演化》出版
近日,中国科学院南京地质古生物研究所张俊鹏博士、张元动研究员,与美国加州大学河滨分校Timothy W. Lyons教授、Charles W. Diamond博士,美国阿巴拉契亚州立大学助理教授Cole T. Edwards,在地学SCI学术期刊《三古》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)上共同组织的专辑《Marine oxygenation, deoxygenation and life during the Early Paleozoic》完成出版。该专辑共收录了来自中、美、欧等多个国家和地区地学同行的研究论文共15篇,综述论文2篇。论文以地质学、地球生物学和沉积地球化学研究为主,内容涉及寒武纪-泥盆纪多个关键时期的地质事件,通过重建沉积期的古生产力与氧化还原条件,分析生物地球化学循环波动,探讨海洋缺氧事件与生态系统变化之间的关系。
氧气与生命的关系一直是“地质历史时期生命与环境协同演化”研究领域的热点与难点。无论是以古元古代和新元古代大气氧气含量的升高作为早期生命演化的关键节点,抑或是将显生宙以来的海洋缺氧事件当作海洋生物灭绝事件的诱因;诸多此类研究中,重建大气-海洋的氧气含量水平一直都是关键。
早古生代,作为见证海洋生物多样性爆发与复杂生态系统形成的重要时期,早期植物的登陆同样参与调节大气氧气与二氧化碳的含量。然而,尽管大气氧气含量在逐步上升,海洋依然发生多期次不同规模的缺氧事件。虽然无法在规模上与中生代的大洋缺氧事件相提并论,但它们常常能与同期发生的生物灭绝事件联系起来。因此,在大气海洋有氧化的进程中,探讨这些海洋缺氧事件的成因与规模及其可能对海洋生态系统产生的影响颇为重要,这也是组织该专辑的意义。
中晚寒武世,温室气候期的海洋底水氧化还原状态不稳定。LeRoy et al. 通过深水相页岩的铁组分和微量元素数据,恢复寒武纪鼓山阶-排碧阶长时间尺度的海洋底水化学状态变化;而Gill et al. 通过黑色页岩的δ98Mo估计碳同位素漂移事件SPICE(Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion)期间缺氧海底面积,指出局部地区缺氧海水在SPICE前已经开始扩张。早中奥陶世,伴随全球降温,海洋水体分层效应减弱,广海整体趋于氧化。Chen Y. et al.、Luan et al. 和Fang et al. 分别通过沉积学和地球化学手段重建浅水碳酸盐台地、台地边缘、台地内凹陷等不同沉积环境中的氧化还原条件变化,并提出这些变化对于同期生物事件成因的启示。
晚奥陶世-早志留世之交,海洋生物地球化学循环伴随冰期也发生变化。赫南特冰期期间,海洋循环加剧,营养盐循环增强(Liu et al.),表层海水生产力增加(Khan et al.),因此虽然浅水相区因海平面下降造成氧化还原界面变深,但外陆棚斜坡及深水相区底水依然保持缺氧状态,甚至硫化(Young et al.)。然而,Chen C. et al. 通过分析灰岩中存在的流体迁移现象,指出该时期的碳酸盐岩地球化学信号更容易受成岩作用影响。同时,Baucon et al. 则通过观察笔石、遗迹等化石特征,讨论缺氧海水影响下的生态系统变化。晚志留世发生的劳事件(LAU)及同期大幅度的全球碳同位素漂移,同样是全球气候变化和广海有机碳埋藏增加的结果;Bowman et al. 和 Fryda et al. 通过不同的地球化学指标和模拟计算,得出一致的结果。晚泥盆世的海洋缺氧事件,长时间以来一直被认为是同期生物灭绝事件的诱因,但其期次、持续时间和分布范围一直存在争议。Boyer et al. 通过分析同一沉积盆地不同环境的氧化还原条件变化,指出缺氧海水的扩张时间和分布范围决定水体缺氧对生态系统的影响程度和具体机制,未来研究应关注二者在时间和空间上的对应性。
另外,由责任客座编辑张俊鹏等完成的同名综述文章《Marine oxygenation, deoxygenation, and life during the Early Paleozoic: An overview》同时出版。该文章通过分析不同经典模型重建的大气氧气、二氧化碳含量波动及长时间尺度的气候转变,系统性地总结和评述早古生代各期次海洋缺氧事件的成因、特点及其与生物地质事件的关系,最后指出当前研究存在的问题并展望未来研究的发展趋势。
本研究得到中国科学院先导专项、国家自然科学基金委、江苏省自然科学基金委、国家留学基金委和美国航天局NASA Astrobiology Institute的共同资助。
具体专辑内容,详见网页:Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology | Marine oxygenation, de-oxygenation, and life during the early Paleozoic | ScienceDirect.com by Elsevier
早古生代大气-海洋环境综合变化图,包含大气O2和CO2含量,海水87Sr/86Sr和δ13C及表层海水温度(SST,℃),海洋动物多样性变化,陆生植物演化节点等(详见Zhang et al., 2021,图中灰色条带指示海洋缺氧事件)