科研进展----中国科学院南京地质古生物研究所

辽西早白垩世发现带有裸露种子的被子植物化石
近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫在国际学术期刊《生命》(Life)上发表题为《凌源果：第一个带有裸露种子的被子植物化石》的论文，报道了在辽宁省凌源市郊大王丈子的义县组（1.25亿年前早白垩世）地层中发现的一类兼具裸子植物与被子植物特征的奇特植物化石——混杂凌源果（Lingyuanfructus hibrida）。该发现为被子植物起源于裸子植物的科学猜想提供了化石证据。种子植物是当今世界上最为丰富的植物类群之一，它包括被子植物和裸子植物两大类群，其中被子植物与人类生存关系密切。研究植物历史的古植物学家猜想被子植物是由某种裸子植物祖先演化而来。近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫在国际学术期刊《生命》(Life)上发表题为《凌源果：第一个带有裸露种子的被子植物化石》的论文，报道了在辽宁省凌源市郊大王丈子的义县组（1.25亿年前早白垩世）地层中发现的一类兼具裸子植物与被子植物特征的奇特植物化石——混杂凌源果（Lingyuanfructus hibrida）。该发现为被子植物起源于裸子植物的科学猜想提供了化石证据。混杂凌源果化石发现于长约8.3厘米、宽约3.7厘米的细砂岩板上，植物结构完整，包括茎、生殖器官及密切伴生的叶。其显著的特征在于两个直接相连的果实中，同时存在被果实包裹的种子和胚珠以及完全裸露在外的种子和胚珠。该发现不仅印证了现代植物研究中观察到的类似现象——如2017年在木兰科含笑花中报道的“半裸半被”结构，更将这类演化特征的起源追溯至早白垩世。研究显示，被子植物的形成并非一蹴而就，而是在演化过程中经历了性状混合、结构渐变的中间阶段，有力支持了达尔文关于生物“渐进演化”的理论，调和了长期以来被子植物与裸子植物形态差异所带来的理论矛盾，为理解植物演化路径、重建地球植被历史提供了实物依据与时间标尺，具有重要的科学价值。论文相关信息： Wang X. Lingyuanfructus: The First Fossil Angiosperm with Naked Seeds. Life 2025, 15(12)：1827. https://doi.org/10.3390/life15121827.混杂凌源果的果实和线条图；左侧果实有一个裸露的种子（胚珠），其余的种子（胚珠）是包裹在果实内部的混杂凌源果的复原图；注意裸露和包裹着的种子（胚珠）在同一个植物中并存（绘制者谭超）

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2025-12
球状磁黄铁矿的发现与识别：为富有机质页岩热液改造与页岩气勘探提供新线索
近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员张勇，联合英国帝国理工学院（Imperial College London）、南京大学、和江苏省地质局等研究人员，在页岩气钻孔岩芯研究中首次确认了球状磁黄铁矿（framboidal pyrrhotite），并成功解析其形成环境及潜在的指示意义，为富有机质页岩中的热液交代作用与页岩气成藏提供了磁性矿物学新证据。该研究成果发表在《地球物理通讯》（Geophysical Research Letters）上。重磁化（Remagnetization）及其相关矿物记录，是揭示沉积岩地质演化和流体活动过程的重要手段。然而，在富含有机质的碳质页岩中，极少有研究报道发现草莓状或球状磁黄铁矿，其成因机制至今不清。近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员张勇，联合英国帝国理工学院（Imperial College London）、南京大学、和江苏省地质局等研究人员，在页岩气钻孔岩芯研究中首次确认了球状磁黄铁矿（framboidal pyrrhotite），并成功解析其形成环境及潜在的指示意义，为富有机质页岩中的热液交代作用与页岩气成藏提供了磁性矿物学新证据。该研究成果发表在《地球物理通讯》（Geophysical Research Letters）上。研究团队通过对页岩气钻孔岩芯的系统分析，综合运用低温磁学实验、等温磁化获得曲线、三轴热退磁、扫描电镜能谱（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、电子探针以及拉曼光谱分析等多个技术手段，最终明确钻孔中的“草莓状”或“球状铁硫化物”属于自生磁黄铁矿（pyrrhotite），而非常见的草莓状黄铁矿（pyrite）。显微观察显示，该矿物粒径从微米到数十微米不等。扫描电镜能谱和电子探针结果表明矿物富含Fe–S成分，并伴随局部Ca-Ti矿物的环状包裹。低温磁学实验与等温磁化获得曲线揭示了磁黄铁矿特有的磁性转变行为，热退磁进一步确认其携带稳定的重磁化剩磁。综合矿物学与磁学证据，首次在富有机质的黑色页岩中识别出球状磁黄铁矿，为该类矿物的成岩与成因研究提供了关键样本。研究团队通过载磁黄铁矿样品的重磁化剩磁时间与邻近岩体年代对比，并结合镜质体反射率（Ro）、区域热史和地质背景综合分析，揭示了其形成机制：球状磁黄铁矿形成温度超过250°C的热液环境；形成条件具有富有机质特征，热液流体可能源自邻近岩体，且与页岩气运移和成藏过程存在时空耦合关系。这一发现表明，球状磁黄铁矿不仅是罕见的矿物结构，更是识别热液交代作用影响富有机质页岩体系的重要矿物标志。该研究不仅为识别富有机质页岩中的热液改造作用提供了直接的矿物学标志，也为理解页岩气成藏机制提供了新的线索，未来有望在页岩气勘探与储层评价中发挥重要作用。文章相关信息：Yin Wang, Dong Jia, Adrian Muxworthy, Yong Zhang*, Liang Qi, Chengzao Jia, Ling Liu, Ning Jiang,(2025), Identifying Framboidal Pyrrhotite: A Proxy for hydrothermal alteration of Organic-Rich Sediments, Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2025GL119187.图1 富有机质黑色页岩中球状磁黄铁矿的扫描电镜下的特征（展示草莓状集合体、Ca-Ti矿物包裹特征及元素分布）图2 含球状磁黄铁矿样品的古地磁结果

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2025-12
中伊联合通过生物标志物揭示古海洋生态崩溃之谜
近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队博士研究生角升林在研究员张华的指导下，联合团队其他成员和南京大学以及伊朗洛雷斯坦大学同行，对伊朗西北部二叠–三叠系界线Zal剖面开展了高精度生物标志物分析（图1）。相关成果近日发表于国际地学期刊《古地理、古气候、古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）。距今约2.52亿年前的二叠纪末期，显生宙最大规模的生物灭绝事件爆发，导致约81%的海洋物种和89%的陆生脊椎动物消亡。伊朗地区在古生代–中生代之交位于特提斯洋西部，海相地层连续发育且保存完好，为研究这一重大事件提供了关键窗口。与特提斯洋东部的华南地区相比，伊朗的记录在对比研究中具有重要意义：通过东西两侧的系统对比，可以更全面地理解特提斯洋及其周缘的环境演变与生物响应。然而，伊朗地区的环境变化与微生物群落演化相较于华南，仍存在许多未解之谜，有待进一步探索。近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队博士研究生角升林在研究员张华的指导下，联合团队其他成员和南京大学以及伊朗洛雷斯坦大学同行，对伊朗西北部二叠–三叠系界线Zal剖面开展了高精度生物标志物分析（图1）。相关成果近日发表于国际地学期刊《古地理、古气候、古生态》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）。研究揭示了二叠—三叠纪过渡时期爆发三重同步环境危机：首先，微生物群落结构发生显著转变，由真核藻类主导逐渐向细菌扩张转变，在二叠纪末灭绝期尤为突出，表现为蓝细菌的大规模暴发；其次，同期海洋水体出现反复的分层，导致深部持续缺氧甚至硫化；第三，沉积物中记录了大量陆源输入信号，包括野火产生的多环芳烃（PAHs）及土壤侵蚀标志物（图2）。这些证据表明，增强的陆源营养输入与广泛野火共同驱动了微生物群落重组，加剧了海洋富营养化与缺氧环境。本研究首次在伊朗地区获得了与华南（如：煤山剖面和上寺剖面）高度一致的生物标志物记录，东西特提斯洋几乎同步出现了微生物群落剧变、海洋缺氧以及野火激增的信号（图3）。这一发现强有力地证明，二叠纪末生态危机并非局部现象，而是一场席卷整个古特提斯洋、乃至全球的同步灾难。研究最终描绘出一幅完整的灾难图景：剧烈的火山活动引发全球变暖，导致陆地生态系统崩溃；随之而来的野火和土壤侵蚀将大量养分输入海洋，引发藻类暴发和海水缺氧，这些因素共同作用，最终将地球生命推向深渊（图4）。本研究得到国家重点研发计划和江苏省科技计划国际合作项目联合资助。论文相关信息：Jiao,S.L., Zhang,H.*, Arefifard,S., Cai,Y.F., Gorgij,M.N., Liu,X.Y., Ni,W., Tang,L.K., Cao,J., Shen,S.Z., 2026. Ecological disturbance and microbial community dynamics across the Permian–Triassic transition in Northwest Iran. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 682, 113432. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113432.图1 伊朗Zal剖面样品气相色谱图及对应的生物标志化合物图2 伊朗Zal剖面二叠纪-三叠纪过渡期的地球化学记录图3 伊朗和华南二叠纪-三叠纪过渡期的地球化学记录对比图4 晚二叠世至早三叠世海陆系统海洋缺氧和生态扰动的概念模型

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2025-12
近亿年前缅甸琥珀中发现目前“最刺的种子”
近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫与广州蔚蓝奇迹博物馆黄蔚佳在距今约一亿年前的缅甸琥珀中发现了一种具有极端形态的被子植物化石，命名为“缅甸刺籽”（Spinograna myanmarensis），该成果发表在国际植物学期刊《BMC Plant Biology》上。这一发现不仅刷新了人们对古代种子形态的认知，更为揭示白垩纪中期被子植物的快速辐射演化提供了证据。近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员王鑫与广州蔚蓝奇迹博物馆黄蔚佳在距今约一亿年前的缅甸琥珀中发现了一种具有极端形态的被子植物化石，命名为“缅甸刺籽”（Spinograna myanmarensis），该成果发表在国际植物学期刊《BMC Plant Biology》上。这一发现不仅刷新了人们对古代种子形态的认知，更为揭示白垩纪中期被子植物的快速辐射演化提供了证据。与常见的近圆形、光滑的被子植物种子不同，缅甸刺籽展现出独有的形态特征。该标本是一枚保存完好的“蓇葖果状”果实，长10.8毫米，宽4毫米，内部及表面保存有十余枚完整种子。其胎座独立于果实边沿，与典型蓇葖果的结构特征存在较大差异。通过显微CT三维重建，研究发现这些种子呈圆盘状，直径仅1.7毫米，边缘辐射状排列着二次分叉的尖刺，刺基部宽度约0.1毫米。缅甸刺籽的种子呈现出刺多且分叉复杂的极端特化的形态。琥珀保存的精美细节还揭示了远古的生态互动。果实表面的破损孔洞暗示其可能曾遭受昆虫或其他动物啃食，亦可推测缅甸刺籽或许是通过将带刺种子附着在动物体表来实现传播。这一发现证明，早在约一亿年前的白垩纪中期，被子植物与动物之间已经建立了复杂的生态关系。研究成果不仅揭示了白垩纪中期被子植物已具备形态和生态多样性，也为理解早期被子植物的演化历程提供了实物证据。该研究由国家重点研发计划和国家自然科学基金联合资助。论文相关信息：Xin Wang, Weijia Huang. 2025. The spiniest seeds found in Mid-Cretaceous Myanmar amber. BMC Plant Biology, https://doi.org/10.1186/s12870-025-07654-9.缅甸刺籽的微CT图像。左上，果实全貌

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2025-11
北拉萨地体郎山组发现阿普特期早期固着蛤化石
近期，中国科学院南京地质古生物研究所硕士研究生叶凯，在副研究员郭文和西北大学副研究员饶馨的共同指导下，联合吉林大学教授王明、英国开放大学教授Peter W. Skelton等，在北拉萨地体尼玛盆地郎山组中，首次发现了阿普特期早期（早白垩世晚期）的放射蛤类固着蛤化石——Agriopleura libanica（Astre），这也是中国目前已知最古老的固着蛤化石记录。相关研究成果发表在国际地学期刊《远古世界》（Palaeoworld）。固着蛤是一类已灭绝的浅海相双壳类，在晚侏罗世至白垩纪繁盛于热带—亚热带浅海碳酸盐台地。因演化迅速、分布广泛，固着蛤成为白垩纪生物地层对比和古环境重建的重要化石类群。青藏高原北拉萨地体广泛分布的郎山组，其沉积时代长期被认为限于阿普特期晚期（Late Aptian）至赛诺曼期早期（Early Cenomanian），而阿普特期早期（Early Aptian）的沉积与化石证据极为匮乏。近期，中国科学院南京地质古生物研究所硕士研究生叶凯，在副研究员郭文和西北大学副研究员饶馨的共同指导下，联合吉林大学教授王明、英国开放大学教授Peter W. Skelton等，在北拉萨地体尼玛盆地郎山组中，首次发现了阿普特期早期（早白垩世晚期）的放射蛤类固着蛤化石——Agriopleura libanica（Astre），这也是中国目前已知最古老的固着蛤化石记录。相关研究成果发表在国际地学期刊《远古世界》（Palaeoworld）。研究人员从尼玛县中仓地区郎山组灰岩中采集到保存完好的 Agriopleura libanica 右壳标本，以及与其共生的 Offneria murgensis 化石。通过系统的形态学与比较解剖学研究，发现该物种在韧带结构、铰齿和肌痕特征上与亚洲特有属——阿普特期晚期（Late Aptian）至阿尔布期（Albian）Auroradiolites高度相似，从而为“Auroradiolites直接起源于Ag. libanica”的假说提供了有力证据。Agriopleura libanica–Offneria murgensis 组合是南特提斯阿拉伯—非洲边缘地区阿普特期早期的标志性生物组合。该组合在拉萨地体的发现，不仅将郎山组中固着蛤的地质记录前推至阿普特期早期，也填补了该类群在阿普特期早期从阿拉伯地区向东延伸至东亚的关键地理空白，更是该物种在特提斯洋北缘的首次报道。这一发现对传统上认为早白垩世特提斯洋南、北两岸固着蛤动物地理区系相互隔离的观点提出了有力挑战。尼玛盆地阿普特期早期固着蛤的发现，为精确限定郎山组的沉积起始年代、重建北拉萨地体的古地理格局，以及揭示班公湖—怒江洋的演化历史，提供了关键的化石证据与年代约束。本研究由国家自然科学基金、第二次青藏高原综合科学考察研究、吉林省教育厅科研项目及古生物学与油气地层应用全国重点实验室资助。论文相关信息：Kai Ye,Xin Rao*,Quewang Danzeng,Peter W. Skelton,Bintao Gao,Yiwei Xu,Ting Ruan,Kun Liang,Wen Guo,Ming Wang*. First record of early Aptian (Early Cretaceous) radiolitid Agriopleura libanica (Astre) from the Langshan Formation,northern Lhasa Terrane: Oldest rudist bivalves in China. Paleoworld. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2025.201054.（A）青藏高原构造格架简图和（B）研究区域（中仓地区）地质简图北拉萨地体尼玛盆地Agriopleura libanica (Astre) 标本北拉萨地体郎山组白垩纪固着蛤的年代地层分布阿普特期早期Agriopleura libanica (Astre)的生物古地理分布

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2025-11
寒武纪海绵新化石显示保守构型下的适应策略创新
近日，由中国科学院南京地质古生物研究所副研究员罗翠领衔，联合新加坡李光前自然历史博物馆及成都理工大学研究团队开展的一项研究为回答上述问题提供了新见解。相关成果发表于英国皇家学会综合性学术期刊《开放科学》（Royal Society Open Science）。海绵动物是最早形成的后生动物支系之一，它们从寒武纪早期开始就广泛分布于从浅海生物礁到深海的各类环境，并在地质历史中多次成为主要造礁生物。到现在，海绵动物仍然是物种多样性仅次于刺胞动物的第二大非两侧对称动物门类。前人研究显示，海绵动物在生态上的成功一方面可归因于它们在不同水动力和底质条件下呈现出的优化的宏观形态和固着方式，另一方面则来源于它们的表型可塑性（包括形态可塑性）。许多现生海绵可根据环境条件变化调整其宏观形态、出水口位置、骨针密度以及固着方式等。但这些成功的生态适应策略是海绵动物从寒武纪以来一直就有，还是在五亿多年的漫长演化中通过自然选择逐渐塑造而来的，尚无定论。近日，由中国科学院南京地质古生物研究所副研究员罗翠领衔，联合新加坡李光前自然历史博物馆及成都理工大学研究团队开展的一项研究为回答上述问题提供了新见解。相关成果发表于英国皇家学会综合性学术期刊《开放科学》（Royal Society Open Science）。该研究在云南寒武系第四阶乌龙箐组发现的新化石旋柱莲苞海绵（Lotispongia helicolumna）属细丝海绵科。细丝海绵类是寒武纪碎屑岩软基底环境的常见生物，却在奥陶纪后几近灭绝，其骨架多为薄壁中空的筒状、仅由单轴骨针构成且以粗大的纵向骨针为主。旋柱莲苞海绵的骨架形态基本符合细丝海绵科定义，但有四项较为独特的形态学特征：（1）构成其体壁的纵向单轴骨针互相螺旋缠绕，增加了骨架机械强度；（2）具有发达的根束，更适应底质革命后形成的显生宙型软基地；（3）体壁表面有向上向外放射状伸出的骨针，可防止沉积物阻塞入水孔或生物体陷入软基底中；（4）其出水口可以关闭（根据化石形态推测）。其中，螺旋缠绕的单轴骨针曾见于寒武纪化石Kiwetinokia且被解释为锚着骨针，类似骨针形态在旋柱莲苞海绵中应为独立起源。第2和第3项特征在适应软基底环境的现生海绵中常见，但从未见于寒武纪细丝海绵类。第4项特征是现生海绵受到不利环境刺激时的常见反应，此前从未在化石记录中报道。由此可见，5.1亿年前的旋柱莲苞海绵已经发展出了许多与现生海绵相似的适应策略。然而，研究中发现，这类海绵无论个体大小，一律保持严格相似的莲苞状形态，似乎不具有现生海绵中常见的形态可塑性以及模块化的水沟系结构。寒武纪其他细丝海绵类化石由于较少保存完整形态而尚无系统的形态测量研究，但在一百多年的研究历史中，也经验性地被认为具有较规则的形态。旋柱莲苞海绵这一独特的化石案例表明，以细丝海绵为代表的一些寒武纪海绵动物可能在生理基础上与现生海绵动物存在显著差别。尽管一些复杂的适应特征仍能在此古老的生理基础上实现，但缺乏形态可塑性可能最终还是为这些远古海绵的延续带来了不利影响。这一见解为讨论海绵动物早期演化规律和演化机制提供了新思路。本研究得到了国家自然科学基金委的资助。论文相关信息：Luo,C., Hong,Y., Sun,Z., Sun,H., Lim,S.C., Wang,T., Zhang,L., and Zhao,F., 2025, Advanced adaptive strategies in an ancestral body plan: insights from a 510-Ma-old leptomitid sponge. Royal Society Open Science, v. 12, p. 251072, https://doi.org/10.1098/rsos.251072.图1 旋柱莲苞海绵的正模标本（A,E,F）、一个副模标本（B,G,H–J）及另一块化石标本及其围岩的岩石薄片（C,D）。图2 旋柱莲苞海绵的一些副模标本，展示其形态细节。图3 旋柱莲苞海绵的形态测量结果，数据基于19个保存较完整的标本。图4 新加坡的砂栖性普通海绵Spheciospongia sp.。（A）和（B）分别示其出水口关闭与打开时的状态。

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2025-11
晚古生代冰室气候下全球变暖与海洋缺氧促进生物固氮作用增强
近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队博士研究生杨文莉在研究员陈吉涛的指导下，联合团队其他成员和南京大学同行，对华南贵州罗甸盆地的三个斜坡相剖面进行了高精度的氮同位素（δ15N）对比研究（图1），重建了KGB变暖期间的海洋氮循环过程。研究表明罗甸盆地的δ15N变化很好地记录了冰室气候下全球变暖与海洋缺氧导致的生物固氮增强过程。研究成果近期发表于国际地学知名期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）。宾夕法尼亚亚纪卡西莫夫期–格舍尔期之交（Kasimovian-Gzhelian boundary,KGB）附近，发生了一次显著的在晚古生代冰室气候下的全球变暖事件。这一变暖事件引发了全球生物地球化学循环的明显扰动，并伴随着突发性的全球升温、广泛的海洋缺氧以及海洋生物多样性下降。然而，关于KGB变暖事件期间海洋初级生产力和氧化还原状态的演化，目前尚缺乏从海洋氮循环角度的深入研究。氮（N）在调控海洋初级生产力中起着关键作用，同时对海洋氧化还原条件的变化极为敏感，因此可作为气候转型期海洋环境变化的重要示踪指标。KGB全球变暖与海洋缺氧事件，为探讨晚古生代冰室气候下海洋氮循环对短暂气候变暖和海洋缺氧的响应，提供了一个独特的视角。近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队博士研究生杨文莉在研究员陈吉涛的指导下，联合团队其他成员和南京大学同行，对华南贵州罗甸盆地的三个斜坡相剖面进行了高精度的氮同位素（δ15N）对比研究（图1），重建了KGB变暖期间的海洋氮循环过程。研究表明罗甸盆地的δ15N变化很好地记录了冰室气候下全球变暖与海洋缺氧导致的生物固氮增强过程。研究成果近期发表于国际地学知名期刊《全球和行星变化》（Global and Planetary Change）。研究发现，三个剖面的氮同位素记录对比良好，其三阶段变化特征揭示了KGB变暖期间海洋氮循环与氧化还原环境变化的演变过程。阶段Ⅰ：δ15N的下降反映了水体反硝化作用速率的减弱；阶段Ⅱ：δ15N的上升表明，随着海水表面温度的升高导致海洋初步缺氧增强，不完全反硝化作用开始在海洋氮循环中占主导地位。阶段Ⅲ：KGB界线之下的δ15N记录了约7‰（15‰ - 8‰）的显著负漂，这一变化与δ13Corg、δ13Ccarb和δ238U的负漂，以及大气二氧化碳浓度和海水表面温度的持续升高相对应（图2）；δ15N的显著负漂反映了生物固氮作用的增强，而该增强过程与气候变暖引起的海洋缺氧扩张，反硝化作用增强和生物可利用氮的大量亏损密切相关（图3）。本研究揭示了冰室气候下海洋氮循环对短期气候变暖和海洋缺氧扩张的响应机制，为未来研究间冰期气候条件下的海洋氮循环演化提供了重要的参考案例。该项研究得到国家自然科学基金重大项目资助。论文相关信息：Wenli Yang,Jitao Chen*,Chaosheng Yue,Junpeng Zhang,Yuping Qi,Xiang-dong Wang,Shu-zhong Shen, Enhanced nitrogen fixation as a result of short-lived global warming and marine anoxia in the Late Pennsylvanian icehouse climate, Global and Planetary Change, 2025, 105134, https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2025.105134.图1 研究剖面δ15N, δ13Corg,δ13Ccarb趋势对比图图2 KGB变暖期化学地层与地质事件的综合对比图3 罗甸盆地KGB变暖期海洋氮循环的概念模型图

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2025-11
量子金刚石显微镜技术揭示岩石后期磁化事件的微观演化
中国科学院南京地质古生物研究所副研究员张勇与帝国理工学院、牛津大学和南京大学研究人员合作，将量子金刚石显微镜（Quantum Diamond Microscope，简称 QDM）技术成功应用于地质样品的化学重磁化过程的定量研究，为解析复杂重磁化历史和地质过程提供了一种全新的高分辨率技术路径。该成果发布于地球物理研究期刊《固体地球》（JGR-Solid Earth）。重磁化（Remagnetization）是岩石普遍存在的地质现象，揭示其机制和相关地质过程是长期存在的难题之一。由于岩石在形成后的漫长地质历史中可能经历多次热液活动或流体交代和构造变形，不同磁性矿物在微米尺度上常常交错叠加，导致古地磁记录被“重写”。传统的磁学测试方法无法在显微尺度上区分不同磁性组分的贡献，因而很难准确识别各阶段磁化事件。中国科学院南京地质古生物研究所副研究员张勇与帝国理工学院、牛津大学和南京大学研究人员合作，将量子金刚石显微镜（Quantum Diamond Microscope，简称 QDM）技术成功应用于地质样品的化学重磁化过程的定量研究，为解析复杂重磁化历史和地质过程提供了一种全新的高分辨率技术路径。该成果发布于地球物理研究期刊《固体地球》（JGR-Solid Earth）。研究团队利用量子金刚石显微镜技术（一种基于量子探测原理的高灵敏度显微成像仪器，能够直接观测样品表面微米尺度的磁场分布），对具有不同整体磁性特征的代表性样品进行了显微磁化成像。结果发现，样品中存在多期次、空间分布不同的磁化事件，这些磁化事件分别与早期洋壳形成阶段和后期构造流体活动有关。通过对比不同区域的磁场特征与同位素数据，研究揭示了岩石在演化过程中经历的多阶段重磁化历史。这项研究标志着该技术首次被成功引入化学重磁化研究领域。量子金刚石显微镜在微米尺度上分辨磁化源，为复杂样品的磁学解耦提供了可能，突破传统观测分辨率限制。此次研究明确识别出样品在不同地质阶段形成的磁化组分，厘清重磁化的时空演化过程，揭示多阶段磁化记录。同时也为今后在沉积岩、热液蚀变带及构造流体活动相关重磁化的研究提供了新工具和新思路，在沉积岩重磁化和古地理重建等方向具有广泛的应用前景。论文相关信息：Liang Qi*,Adrian R. Muxworthy,Evelyn B. Baker,Xiaobin Cao,Simon Allerton,James F. J. Bryson,Yong Zhang*. Quantifying Serpentinization-Driven Remagnetization From Ridge Axis to Subduction Zone Using Quantum Diamond Microscopy. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,130,e2025JB031606. https://doi.org/10.1029/2025JB031606.图中显示三个典型区域的NRM分布，以及在不同退磁场强（0–60 mT）下磁信号的变化过程。红、蓝色分别代表磁场方向相反的磁性区。绿色线条圈出正极性磁场的主要分布特征。右下图为五个代表性区域的退磁曲线（QDM观测结果与整体样品对比），揭示了不同微区磁性组分的退磁特征差异。这一结果表明，QDM技术能够精确识别样品内部不同来源的磁化信号，为解析多阶段重磁化过程提供了关键证据。

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2025-10
动物三维探索的兴起引发了前寒武纪-寒武纪生态系统的转变
近日，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队在湖北宜昌"石板滩生物群"研究中取得重要进展，发现了迄今最古老的复杂三维潜穴系统。这些保存在约5.5亿年前地层中的遗迹化石表明，复杂的动物行为对海底环境的改造比原有的认识提早了近一千万年。这项发现为理解埃迪卡拉纪—寒武纪过渡期间生态系统的重大转型提供了关键行为学证据，相关成果已发表于国际权威综合性学术期刊《科学进展》(Science Advances)上。近日，中国科学院南京地质古生物研究所早期生命研究团队在湖北宜昌"石板滩生物群"研究中取得重要进展，发现了迄今最古老的复杂三维潜穴系统。这些保存在约5.5亿年前地层中的遗迹化石表明，复杂的动物行为对海底环境的改造比原有的认识提早了近一千万年。这项发现为理解埃迪卡拉纪—寒武纪过渡期间生态系统的重大转型提供了关键行为学证据，相关成果已发表于国际权威综合性学术期刊《科学进展》(Science Advances)上。距今约5.39亿年前的埃迪卡拉纪-寒武纪转折期，记录了地球历史上最为深刻的生态系统变革。这一时期，后生动物发生了从海底表面二维活动到向沉积物深部三维探索的行为转变，成为推动生态系统变革的重要因素。这种“底质改造”过程，将原本由微生物席主导、结构单一的海洋底质，变成了被生物扰动、层次分明的现代型海底，永久性地改变了地球环境与生命演化的轨迹。南京古生物所研究员陈哲与博士生刘雅榕，对湖北宜昌“石板滩生物群”（距今约5.5~5.43亿年）的遗迹化石进行了系统研究，发现了锯形迹（Treptichnus）属中的多个遗迹化石种，并建立一个新遗迹化石种Treptichnus streptosus.，结合该生物群中已发现的三维遗迹化石多山迹（Lamonte）及蝌蚪状遗迹，深入讨论了动物垂向探索行为出现的演化与生态学意义，并揭示了动物复杂行为在寒武纪大爆发前夕就已出现。Treptichnus被视为动物首次向沉积物内部进行“三维探索”的标志性遗迹，具有重要的演化生物学、动物行为学和生态学意义，其属内T. pedum的首次出现被正式定义为埃迪卡拉纪-寒武纪的分界标志。石板滩的新发现将这一革命性行为的出现时间大幅提前。研究不仅报道了新种T. streptosus，还识别出T. cf. bifurcus, T. rectangularis, T. pollardi 等多个遗迹种，表明当时动物的掘穴行为已经呈现出显著的多样性。与此同时，石板滩生物群中还保存了Lamonte及蝌蚪状遗迹化石等三维潜穴。这些垂向探索行为的集中出现，反映了早期的沉积物生态分层和复杂觅食行为，代表了造迹生物对底质改造的能力逐渐加强。研究发现，Lamonte在石板滩生物群中产生了密集的生物扰动，不仅破坏了沉积物表面的微生物席，还进一步瓦解了依赖微生物席生存的埃迪卡拉型生物的生态环境，从而成为约5.5亿年前第一次埃迪卡拉生物群灭绝事件的潜在原因之一。这些复杂行为的出现及其生态累积效应，在埃迪卡拉纪末期持续增强，促使微生物席逐渐衰退，不断动摇埃迪卡拉型生物的生态根基，同时为其他后生动物多样性演化创造了新的生态机遇。在多种生物与非生物因素的协同作用下，这一过程最终推动了埃迪卡拉纪—寒武纪生态系统的深刻转型。这项研究也进一步确认，石板滩生物群保存了丰富多样的遗迹化石和实体化石组合，是研究隐生宙-显生宙之交生态系统巨变的重要窗口。研究得到国家自然科学基金委项目资助。论文相关信息：Zhe Chen* and Yarong Liu,Advent of three-dimensional sediment exploration reveals Ediacaran-Cambrian ecosystem transition,Sci. Adv. 11. https://doi.org/10.1126/sciadv.adx9449.石板滩生物群中的Treptichnus遗迹化石。比例尺为2厘米石板滩生物群的遗迹化石复原图

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寒武纪大爆发的 “起搏器”：轨道驱动的营养物质输入引发氧含量的周期性变化
中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究团队的博士后张莹刚，与英国利兹大学Benjamin Mills和Robert Newton、河海大学何天辰和南京大学杨涛等合作，通过频谱分析和地球系统箱式模型模拟，揭示了地球长时间尺度的轨道变化可能是这一脉冲式增氧过程的幕后推手。相关研究成果近期发表于自然指数期刊《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）上。寒武纪大爆发是地球生命演化史上最关键的里程碑事件之一，导致几乎所有现生动物门类快速在地球上出现。已有古生物和地球化学证据表明，动物在寒武纪早期的爆发过程呈现出“脉冲式”的演化模式，并伴随着海水无机碳、硫酸盐硫同位素的同步波动，被认为可能与大气和浅海的周期性“增氧”直接相关。然而，调控这一时期脉冲式增氧的驱动机制尚不可知。中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究团队的博士后张莹刚，与英国利兹大学Benjamin Mills和Robert Newton、河海大学何天辰和南京大学杨涛等合作，通过频谱分析和地球系统箱式模型模拟，揭示了地球长时间尺度的轨道变化可能是这一脉冲式增氧过程的幕后推手。相关研究成果近期发表于自然指数期刊《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）上。早在2019年，朱茂炎的中英合作研究团队利用俄罗斯西伯利亚寒武纪早期连续的碳酸盐岩地层剖面获得样品的研究，揭示寒武纪早期（约524–514百万年前）海洋动物多样性在约2–3百万年的时间尺度上呈现周期性变化，与海水碳、硫同位素的同步漂移在时间上高度吻合。他们认为，全球有机碳和黄铁矿埋藏的周期性变化导致了大气和浅海氧含量的周期性波动，进而影响了海洋动物的早期演化模式（He et al., 2019, Nature Geoscience）。在此基础上，研究团队进一步指出，这些百万年尺度的地球表层环境变化，很可能是由长周期的地球轨道变化所驱动。轨道变化通过改变地球不同纬度接收太阳辐射的分布差异，导致气候周期性波动。这一周期性变化很可能影响了大陆的风化作用强度，以及磷等关键营养物质向海洋的输送。营养物质的周期性输入，刺激海洋光合作用和有机碳埋藏，从而导致大气和海洋氧含量的周期性增加。为论证这一假说，研究团队首先对已发表的寒武纪早期碳–硫同位素记录进行了频谱分析，结果显示这一时期碳、硫同位素记录中存在1.2、2.6和4.5百万年的长周期变化，与长周期轨道变化周期一致（图1）。随后，研究团队在最新的深时地球系统箱式模型（SCION）中首次添加了气候轨道驱动因子，对这一过程开展了数值模拟（图2）。模拟结果表明，轨道驱动的气候变化可以成功复现海水碳–硫同位素的同步周期性变化，论证了这一假说的可行性（图3）。此外，模型敏感度实验表明，海洋中的低硫酸盐浓度是寒武纪地球系统稳定性的重要短板，很可能放大了碳–硫–氧生物地球化学循环对轨道驱动营养物质输入的响应幅度。该项研究对理解寒武纪生命大爆发节拍和其他时期周期性的碳、硫、氧循环提供了新思路和新视角。此项研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委（NSFC）、江苏省卓越博士后计划以及英国自然环境研究理事会（NERC）的联合资助。论文相关信息：He T*, Zhu M*, Mills BJW, Wynn PM, Zhuravlev AY, Tostevin R, et al. Possible links between extreme oxygen perturbations and the cambrian radiation of animals. Nat Geosci 2019;12:468–74. https://doi.org/10.1038/s41561-019-0357-z. Zhang,Y.,Mills,B. J. W.,Newton,R. J.,He,T.,Roper,A.,Yang,T.,& Zhu,M. (2025). Orbitally-driven nutrient pulses linked to early Cambrian periodic oxygenation and animal radiation. Geophysical Research Letters,52,e2025GL118689. https://doi.org/10.1029/2025GL118689.图1. 碳酸盐岩碳同位素与碳酸盐相关硫酸盐硫同位素记录。(a)西伯利亚台地寒武纪早期海水碳、硫同位素记录；(b)海洋动物物种数量变化；(c)碳同位素记录的小波分析结果；(d–e)硫同位素记录中的0.384和1.2百万年滤波输出结果。图2. SCION模型中新增的轨道驱动气候变化。(a)过去1500–2450千年间北纬65°太阳辐射量和北纬40°–80°大气温度的比对；(b)过去1500–2450千年间太阳辐射量与大气温度的散点图；(c)太阳辐射变化引起的大气温差在SCION模型气候数据集中的叠加示意图。图3. SCION模型模拟结果。(a)陆架区营养物质（磷）储库规模；(b)模拟的海洋缺氧程度，与铀同位素及铁组分数据对比；(c–d)陆架区海洋有机碳与黄铁矿埋藏通量；(e–f)海洋碳、硫同位素变化。

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