科研进展
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华南区域风化指标助力解析晚古生代大冰期大陆风化演变过程近日，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队高彪博士联合团队成员徐国真博士和博士研究生杨文莉，在研究员陈吉涛的组织带领下，对华南贵州罗甸盆地下石炭系至下二叠系（333–275 Ma）的深水碳酸盐岩沉积建造中薄层钙质泥岩夹层开展了高时间分辨率的主微量元素和黏土矿物组分研究，相关成果最近发表于国际地学自然指数期刊《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）上。大陆硅酸盐风化为地球维持宜居性提供了重要的负反馈机制，作为“地质空调”在地质时间尺度上调节全球碳循环和气候变化。硅酸盐风化通过消耗温室气体改变大气成分，并向海洋输送陆源营养物质，改变海水化学组成，并刺激海洋初级生产力，是关联表生地球各圈层的关键切入点。因此，在针对地史中关键气候转折期的研究中，硅酸盐风化过程一直是国际学术前沿领域。晚古生代大冰期启动于泥盆纪-石炭纪之交（-360 Ma），于二叠纪早期（-290 Ma）主幕结束，是地球自陆地出现维管类高等植物和复杂生态系统以来，唯一记录了全球从“冰室”向“温室”气候转变的地质时期。此外，该时期与新生代冰期大气CO2和O2浓度可较好类比。大量研究表明，泛大陆低纬度地区的海西造山运动与陆地植物演化与扩张，均可通过提高大陆硅酸盐风化速率，致使大气CO2浓度降低，从而驱动和调节晚古生代大冰期的演化。阐明这两大驱动因素如何影响大陆硅酸盐风化作用，对于理解晚古生代大冰期的古气候动力学至关重要。基于海西造山运动和陆地植物演化对大陆硅酸盐风化影响的区域和机制的差异性（海西造山隆升只增强相关区域剥蚀速率，而陆地植物扩张可增强广泛的区域化学风化速率），通过对比全球大陆风化与低纬度区域大陆风化记录，可以解析这两类驱动因素的相对风化贡献。华南板块在晚古生代时期具有稳定的构造背景，并持续孤立地处于古赤道附近，具有较为一致的气候带环境，为解析大陆风化提供了理想的研究区。近日，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队高彪博士联合团队成员徐国真博士和博士研究生杨文莉，在研究员陈吉涛的组织带领下，对华南贵州罗甸盆地下石炭系至下二叠系（333–275 Ma）的深水碳酸盐岩沉积建造中薄层钙质泥岩夹层开展了高时间分辨率的主微量元素和黏土矿物组分研究，从而获得了第一条晚古生代大冰期长时间尺度的化学蚀变指数（CIA）曲线；同时，结合该时段的锶-锂同位素、大气CO2浓度、中-高纬度地区冰川沉积记录以及火山活动、植被演化等地质事件，综合探讨了该时段全球大陆风化主要影响因素及其风化作用机制的演化过程。相关成果最近发表于国际地学自然指数期刊《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）上。研究发现，贵州纳庆剖面的CIA记录显示清晰的区域风化强度的四个阶段演化过程。其中，在晚石炭世–早二叠世时期（316–275 Ma）其与大气CO2浓度变化基本耦合，指示了华南区域大陆风化强度主要受温室气体（气候）的控制。然而在早石炭世晚期–晚石炭世早期（333–316 Ma），在大气CO2浓度下降、大陆冰川体积扩张及气候变冷的背景下，华南大陆风化强度却呈现增强趋势，表明另有其他强迫因素。基于相关数据分析，排除了物源、沉积物粒度及成岩作用等干扰因素影响，综合对比同时期的地质记录，表明古热带雨林的扩张是其最合理的驱动来源。该研究梳理前人发表的牙形刺锶同位素比值（87Sr/86Sr）与碳酸盐岩全岩及腕足壳体锂同位素（δ7Li）数据，综合对比分析发现：海西造山带的隆升对全球大陆风化速率起主要控制作用（333–291 Ma）；并且，热带雨林植物在其快速扩张阶段（333–316 Ma）也对全球大陆风化速率提高做出了显著的贡献；而早二叠世后期（291–275Ma），尽管火山排气增强致使大气CO2浓度上升，强迫同时期华南区域风化增加，然而更广泛区域的气候干旱化加剧与海西造山带垮塌共同促使大陆硅酸盐风化速率下降。这项研究的意义在于，通过对比晚古生代大冰期区域风化记录与全球硅酸盐风化速率变化过程，明确了这一时期大陆风化增强主要受海西造山带隆升作用驱动，而热带森林植物对大陆风化的提升主要呈现在其快速扩张阶段。这一认识对晚古生代大冰期冰川演化模拟中，协调海西造山带隆升与陆地植物演化扩张过程对大陆风化作用的影响具有重要意义，从而能更好地理解冰室地球气候系统内部的关联与反馈机制，为模拟当前全球长时间尺度的气候变化提供更具价值的参照。本研究得到国家自然科学基金重大项目和青年科学基金项目联合资助。论文相关信息：Biao Gao (高彪), Guozhen Xu (徐国真), Wenli Yang (杨文莉), Jitao Chen* (陈吉涛). Disentangling Continental Weathering during the Late Paleozoic Ice Age. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL117395. https://doi.org/10.1029/2025GL117395.石炭–二叠纪全球与华南古地理图与贵州罗甸盆地纳庆剖面研究层段的岩性柱状图华南贵州纳庆剖面化学蚀变指数（CIA）及其他区域风化指标早石炭世晚期–早二叠世大陆风化、气候、陆地热带森林与火山事件等记录对比图晚古生代大冰期大陆风化演化模式图132025-10 -
孢粉证据揭示松辽盆地初始形成时的古植被和古气候近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员李建国团队联合中国科学院地球化学研究所徐义刚院士团队，对松科2井的沙河子组下部至基底的地层开展了系统的孢粉分析（图1），从沙河子组近底部发现了一个属种丰富的孢粉组合（图2）。这一孢粉组合是松科2井迄今为止所获得的层位最低、最接近盆地基底的化石记录，为探讨松辽盆地形成时代提供了确凿的生物地层证据。相关成果发表于国际知名地学期刊《白垩纪研究》（Cretaceous Research）。松辽盆地是我国最大的含油气盆地，白垩系发育了多套烃源岩，其形成时代、机制及环境背景等对温室气候条件下的有机质富集和埋藏机制认识及油气勘探具有重要的研究意义。目前，科学家们对该盆地的构造演化与形成时代等仍有争议，对其形成初期的古植被和古气候背景认识薄弱。近年，大陆科学钻探计划在松辽盆地实施了一口全取心钻井——松科2井（SK-II井），获取了厚度达4134.81米的下白垩统连续岩芯，成功钻取了登楼库组至基底火山岩的地层。其中，作为盆地裂陷期充填物的沙河子组厚达2000余米，它的发育标志着松辽盆地的初始形成，为揭示上述科学问题提供了宝贵材料。值得注意的是，松辽盆地下白垩统由于埋藏深、火山岩发育，普遍遭受了较强烈的变质作用，化石非常稀少，是油气勘探长期面临的难点。松科2井揭示的下白垩统也是如此，迄今为止鲜有可靠的化石报道。近日，中国科学院南京地质古生物研究所研究员李建国团队联合中国科学院地球化学研究所徐义刚院士团队，对松科2井的沙河子组下部至基底的地层开展了系统的孢粉分析（图1），从沙河子组近底部发现了一个属种丰富的孢粉组合（图2）。这一孢粉组合是松科2井迄今为止所获得的层位最低、最接近盆地基底的化石记录，为探讨松辽盆地形成时代提供了确凿的生物地层证据。相关成果发表于国际知名地学期刊《白垩纪研究》（Cretaceous Research）。该孢粉组合以蕨类植物孢子为主，其中莎草蕨科的Cicatricosisporites不仅含量最高，且多样性也相对丰富。此外，孢粉组合中还发现Pilosisporites等多种早白垩世特征化石。该组合将沙河子组最下部形成的时间限定为Aptian期，为Aptian早–中期沉积识别提供了可靠的生物地层证据支撑。根据孢粉组合，这一时期松辽盆地周边的古植被以蕨类植物为优势类群，伴生有丰富的掌鳞杉科、松科、杉科、南洋杉科植物，同时夹杂着少量苏铁类与苔藓植物，古气候整体为温暖湿润的热带–亚热带型，由早向晚显示有轻微的干旱化与变暖趋势（图3）。这一气候变化趋势与这一时期的大洋缺氧事件（OAE 1a）在海洋记录中的表现相一致，很可能是OAE 1a在中高纬度地区陆地生态系统的响应。此外，本次研究的孢粉地层对比还指示，沙河子组的底界应位于钻井剖面5960米深度处，而非5670米、5695米或5720.4米等处。本研究首次获得了最接近松辽盆地基底的生物地层证据，支持了松辽盆地形成于Aptian早–中期的观点，同时还阐明了松辽盆地开始形成时的古植被特征和温暖湿润的古气候背景，对包括松辽盆地在内的中国北方陆相盆地油气勘探具有重要的参考价值。本研究得到博士后国家资助计划和国家自然科学基金等项目的资助。论文相关信息：Miaoqin Lin, Jianguo Li*, Yixiao Wu, Tan Tan, Yigang Xu*, 2025. Vegetation and climate during the primary formation of the Songliao Basin, NE China. Cretaceous Research, 106217, https://doi.org/10.1016/j.cretres.2025.106217.图1 A. 中国东北地区松辽盆地简略地质图; B. SK-II钻井地层柱状图；C.采样深度及岩性示意图图2 松辽盆地松科2井沙河子组底部代表性孢子和花粉图3 松辽盆地Aptian早–中期的古植被和古气候演变示意图102025-10 -
整合化石和组学数据揭示石蝇演化历史近期，中国科学院南京地质古生物研究所中生代陆地生态系统研究中心蔡晨阳研究员等与扬州大学杜予州教授团队展开深度合作，基于覆盖全部现存17个科的97个石蝇物种的线粒体基因组数据，采用多模型联合分析框架，成功重建了石蝇的骨架系统发育关系，明确了各主要类群之间的演化路径，并厘清了其关键演化阶段的时间框架。该研究为理解石蝇的起源、适应与辐射演化提供了重要的分子证据和年代学约束。相关成果已于近期在线发表于跨学科期刊iScience。石蝇（襀翅目）是最古老的有翅昆虫类群之一，其生存状况是评估淡水生态系统健康的重要生物指标，具有极高的生态价值与演化生物学意义。然而，由于化石记录不完整、形态特征演化复杂以及基因数据覆盖有限，构建稳健的石蝇系统发育树一直存在挑战。近期，中国科学院南京地质古生物研究所中生代陆地生态系统研究中心蔡晨阳研究员等与扬州大学杜予州教授团队展开深度合作，基于覆盖全部现存17个科的97个石蝇物种的线粒体基因组数据，采用多模型联合分析框架，成功重建了石蝇的骨架系统发育关系，明确了各主要类群之间的演化路径，并厘清了其关键演化阶段的时间框架。该研究为理解石蝇的起源、适应与辐射演化提供了重要的分子证据和年代学约束。相关成果已于近期在线发表于跨学科期刊iScience。现生石蝇约4000种，尽管其形态学研究已较为深入，但石蝇在昆虫生命树中的系统位置，以及其各科之间的演化关系，长期以来存在诸多争议。特别是其下的真颚组（Euholognatha）和原颚组（Systellognatha）的基部关系，由于早期研究在基因取样、演化模型等方面的局限，始终悬而未决。在此次研究中，研究人员新测序了29个现生石蝇的线粒体基因组，并结合了已公开的68个类群数据，首次在线粒体基因组层面实现了对全部17个石蝇科的全面覆盖。研究团队采用了最大似然法和贝叶斯推断法，并重点应用了能够有效处理位点异质性的最优模型（如CAT-GTR模型），对全球石蝇的系统发育关系进行了全面分析。该研究明确了真颚组的早期演化关系，稳健地支持裸襀科（Scopuridae）是真颚组中最早分化的支系。这一结果与形态学证据吻合，表明该科独特的缺失求偶行为可能是次生丢失的结果。该研究不仅为争议性类群的系统位置提供了新见解，还恢复了带襀科（Taeniopterygidae）为卷襀科（Leuctridae）的姐妹群。此外，该研究厘清了原颚组的系统发育关系，并支持刺襀科（Styloperlidae）为该组的最早分化支系。通过整合最新的的古生物学和年代地层学信息，该研究重建了石蝇的演化时间框架。结果表明，石蝇的冠群起源于宾夕法尼亚纪，其现存各科的关键分化事件主要集中在乌拉尔世至早三叠世之间。这项研究构建的石蝇科级系统发育树，为未来深入探究其形态演化、生物地理学及行为生态学奠定了坚实基础。研究也证明了在采用最佳拟合模型的前提下，线粒体基因组在解析昆虫高阶元系统发育关系中的潜力。未来，通过扩大类群取样、结合核基因组数据与化石证据，将能更全面地揭示这一古老昆虫类群的完整演化历史。本研究得到了国家自然科学基金委和国家重点研发计划的资助。论文相关信息：Wang, Y., Yang, X., Engel, M. S., Huo, Q.-B., Du, Y.-Z., & Cai, C. (2025). Reconstructing the evolutionary history of stoneflies: Phylogenetic insights and temporal dynamics. iScience, 113614. https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.113614.现生所有科全覆盖的襀翅目昆虫演化时间框架襀翅目各科的演化关系和分歧时间估算102025-10 -
重新审视东亚始新世气候格局近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员谢宇龙与青藏高原研究所研究员吴福莉、院士方小敏等合作，系统收集并整合了始新世时期中国71个盆地的多指标地质记录，包括岩性、孢粉、古植物与哺乳动物化石等，在此基础上重建了中国南、中、北部地区在早、中、晚始新世的气候格局及其时空演变特征，提出了始新世东亚季风向北推进的“三阶段”演化模式，并对当前始新世东亚气候模式研究中存在的争议进行了系统梳理。该研究进一步探讨了亚洲季风-干旱环境系统的起源过程以及东亚始新世气候格局时空演变的驱动机制。相关研究成果已于近日发表在国际权威地学期刊《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）上。亚洲东部和南部地区受季风环流主导，形成降水丰沛、植被茂密的湿润气候区；而亚洲中部地区因深居内陆、地形阻隔，海洋水汽难以进入，降水稀少，形成了以广阔的温带沙漠与戈壁景观为主的干旱区。亚洲季风-干旱环境系统的形成是新生代以来亚洲最重大的环境演变事件之一，其起源、演化及驱动机制一直是古环境研究中的核心科学问题。传统观点认为，古近纪时期东亚地区不存在现代意义的季风环流，东亚季风-干旱环境系统直至晚渐新世至早中新世才得以建立。然而，随着岩石学、沉积学、古生物学、古气候学以及气候模拟等多种学科证据的不断积累，这一经典认识正面临挑战。近年来的研究表明，东亚季风-干旱环境的起源可能早至始新世。目前，关于东亚始新世气候模式的认识仍存在较大分歧，不仅反映出对该时期是否已形成季风-干旱系统尚存根本性争议，也凸显出在该领域开展更深入、系统性研究的迫切性与重要价值。早期研究主要基于中国新生代的孢粉、古植物和岩性资料，重建了不同地质时期的古环境格局，揭示出始新世时一条东西向的宽阔干旱带横亘于中国中部，其南北两侧均为湿润气候区。然而，受限于时间分辨率较低（仅达“世”级尺度），这些研究多集中于宏观古气候时空格局的识别，缺乏分辨率更高的地质记录以揭示更详细的气候演变过程，因此对于始新世三大气候带的具体成因、时空演化细节及其驱动机制认识仍然有限。在这一背景下，系统总结与整合现有始新世地质记录，并在更细的时间尺度上对东亚地区始新世不同阶段的环境格局进行进一步划分与研究，显得尤为重要。近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员谢宇龙与中国科学院青藏高原研究所研究员吴福莉，中国科学院院士、青藏高原研究所研究员方小敏等合作，系统收集并整合了始新世时期中国71个盆地的多指标地质记录，包括岩性、孢粉、古植物与哺乳动物化石等，在此基础上重建了中国南、中、北部地区在早、中、晚始新世的气候格局及其时空演变特征，提出了始新世东亚季风向北推进的“三阶段”演化模式，并对当前始新世东亚气候模式研究中存在的争议进行了系统梳理。该研究进一步探讨了亚洲季风-干旱环境系统的起源过程以及东亚始新世气候格局时空演变的驱动机制。相关研究成果已于近日发表在国际权威地学期刊《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）上。本研究将东亚始新世气候格局的演化划分为以下三个阶段：（1）早始新世：在中国中南部（20–40°N）出现一条广阔的东西向干旱带，其南北两侧分别为海南岛–藏南地区（<20°N）与中国北方（>40°N）两大湿润带；（2）中始新世：中国南部湿润季风气候向北推进至25°N以南（涵盖今广东和广西），中部地区仍以干旱-半干旱气候为主，北部地区维持湿润状态；（3）晚始新世：南方湿润季风气候进一步北扩至26–28°N（涵盖今云南和江西中部）；中部地区仍以干旱气候为主，但呈现东部间歇性湿润、西部（西北地区）干旱加剧的空间分异格局；北方湿润带向南扩展至渤海湾盆地。综合对比东亚地区始新世古气候记录发现，约41 Ma前后中国南方季风增强与西北内陆干旱化同步发生，标志着东亚季风-干旱气候系统开始形成（图1）。本研究协调了关于始新世气候模式的长期争论，指出华南与西南地区在中晚始新世的湿润气候分别与东亚季风与南亚季风增强有关，而非传统认为的由“热带辐合带”（ITCZ）摆动所主导形成的热带季风。整个始新世期间，中国中部地区长期受副热带高压控制，气候以干旱-半干旱为主，仅晚始新世出现由轨道驱动的间歇性季风降水；东北地区的水文气候则主要受西风带调控，水分来自副特提斯海，与东亚季风无关。基于始新世亚洲构造古地理与全球气候变化背景，本研究提出东亚气候格局（季风-干旱系统）的演变受青藏高原隆升、副特提斯洋退却（特别是41 Ma的关键事件）以及全球变冷三者协同驱动（图2），由此建立了“构造-全球变化”协同驱动的东亚古环境演化框架。本研究为理解东亚始新世气候-植被格局的形成与演化及季风-干旱环境的起源提供了关键科学依据。本研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金及中国科学院南京地质古生物研究所自主部署项目共同资助。论文相关信息：Xie, Y.L., Wu, F.L*., Miao, Y. F., Yang, L.Y., Fang, X.M., 2025. Reappraisal of Eocene climate patterns in East Asia: A synthetic review. Earth-Science Reviews, 271, 1-22. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825225002429.图1. 中国始新世气候演化及其与亚洲构造活动和全球气候变化的关联图2. 始新世亚洲古地理、古气候格局演变图242025-09 -
南京古生物所团队研发硅酸盐硼镓比值高效测定新方法获专利中国科学院南京地质古生物研究所研究员蔡悦及其合作团队，开发出一种新型的硅酸盐硼镓比值测定方法。该方法通过优化消解流程与介质体系，实现了硅酸盐样品中硼与镓的高效、完全提取，显著降低了基体干扰和系统误差，大幅提升了测试数据的准确性与实验重现性。沉积物的硼镓比值（B/Ga）是重建古沉积环境盐度的重要地球化学指标，具有较高的分辨率和可靠性（Wei and Algeo, 2020）。相较于现有其他盐度替代指标，硼镓比值能够更精确地反映地质历史时期不同水体环境的盐度变化，对恢复古气候、古环境及沉积成岩过程具有重要意义。然而，传统硼镓比值测试方法存在明显局限性，包括样品消解效率低、难以实现完全溶解，以及因硼和镓在不同溶液介质中处理而引发的基体效应，从而导致测定结果准确性不高、重现性较差。针对上述问题，中国科学院南京地质古生物研究所研究员蔡悦及其合作团队，开发出一种新型的硅酸盐硼镓比值测定方法。该方法通过优化消解流程与介质体系，实现了硅酸盐样品中硼与镓的高效、完全提取，显著降低了基体干扰和系统误差，大幅提升了测试数据的准确性与实验重现性。该技术已于近期获得国家发明专利授权。发明人：蔡悦、李烨、吕苗、张微微、李光、邹安平专利号：ZL 2025 1 0051252.5专利申请日：2025年1月13日授权公告日：2025年9月16日242025-09
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西伯利亚莫耶罗河揭示奥陶纪生物礁中层孔海绵的角色近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员李启剑与韩国、俄罗斯等国际团队，对西伯利亚莫耶罗河地区约4.6亿年前的奥陶纪生物礁丘开展了系统的研究（图1）。相关认识为理解“奥陶纪生物大辐射事件”（ Great Ordovician Biodiversification Event）期间礁体生态系统的演化提供了新证据。该成果于近期发表在《远古世界》（Palaeoworld）期刊。长期以来，科学界普遍认为中奥陶世是礁体演化的关键转折期，即造礁生物如层孔海绵（stromatoporoids）、珊瑚和苔藓虫开始逐渐取代微生物，成为新的礁体建造者。然而，这一转变的时间、过程，尤其是在不同大陆间的差异一直存在争议。莫耶罗河（Moyero）沿岸剖面作为西伯利亚台地出露最完整的奥陶系地层之一，为揭示这一问题提供了重要窗口。遗憾的是，自上世纪70年代末该剖面生物礁首次报道以来，相关研究再未取得实质性进展。近日，中国科学院南京地质古生物研究所副研究员李启剑与韩国、俄罗斯等国际团队，对西伯利亚莫耶罗河地区约4.6亿年前的奥陶纪生物礁丘开展了系统的研究（图1）。相关认识为理解“奥陶纪生物大辐射事件”（ Great Ordovician Biodiversification Event）期间礁体生态系统的演化提供了新证据。该成果于近期发表在《远古世界》（Palaeoworld）期刊。研究发现，达瑞威尔晚期莫耶罗组的礁体主要由微生物构建（图2），层孔海绵占比很小，仅发现Cystostroma insuetum一个物种。这与中国华北和劳伦古陆（Laurentia）同期的礁体截然不同，后者层孔海绵种类更多、造礁作用更大。可见，层孔海绵在全球范围内的出现并非“爆发”式的，而是在不同地区逐步参与造礁。该研究揭示了奥陶纪礁群落的演化并非全球同步，受各地区古环境与古地理条件的控制明显。层孔海绵在西伯利亚的出现方式，显示“奥陶纪生物大辐射事件”期间的礁体转型具有分阶段分明的特征。该研究强调，地区差异和地质保存条件对古生物多样性认知具有重要影响，也对理解地球生命演化史具有重要意义。本研究得到中国科学院南京地质古生物研究所古生物学与油气地层应用重点实验室国外客座研究员基金资助。论文相关信息：Jeon, J., Lykov, N.*, Dronov, A., Rostovtseva, Y., Toom, U., & Li, Q.-J.* (2025). Calcimicrobe-stromatoporoid bioherms from the upper Darriwilian of the Moyero River, Siberia: Implications for reef development during the Great Ordovician Biodiversification Event. Palaeoworld, 34(4), 200907. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2024.200907.图1. 研究剖面-西伯利亚莫耶罗河剖面岩性柱及野外景观图（橙色箭头显示小型生物礁体）图2. 达瑞威尔晚期莫耶罗组礁体中层孔海绵和钙质微生物的显微薄片照片（橙色箭头显示钙质微生物）122025-09 -
华南江南斜坡奥陶系高分辨率有机碳同位素地层研究进展近日，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员栾晓聪、研究员吴荣昌等，联合瑞典隆德大学、德国埃尔朗根大学、中国科学院地质与地球物理研究所的科研人员，于中国江南斜坡区获取了下奥陶统至上奥陶统的连续δ13Corg数据，并完整识别出MDICE事件。本研究通过高分辨率碳同位素地层学分析，厘清了MDICE事件在深水环境中的响应特征，明确了其对全球碳循环的指示意义，为中奥陶世环境–生物共演化提供新视角。相关研究成果发表于地学期刊《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）。奥陶纪是地球生命演化的关键时期，并发生过一次全球性的碳同位素正漂移事件（达瑞威尔中期碳同位素漂移；MDICE），这对理解古气候与生物圈共演变机制提供了良好研究对象。但此前研究多聚焦δ13Ccarb记录，缺乏高精度的有机碳同位素地层学研究，限制了对奥陶纪生物与环境演化机制的认识。近日，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员栾晓聪、研究员吴荣昌等，联合瑞典隆德大学、德国埃尔朗根大学、中国科学院地质与地球物理研究所的科研人员，于中国江南斜坡区获取了下奥陶统至上奥陶统的连续δ13Corg数据，并完整识别出MDICE事件。本研究通过高分辨率碳同位素地层学分析，厘清了MDICE事件在深水环境中的响应特征，明确了其对全球碳循环的指示意义，为中奥陶世环境–生物共演化提供新视角。相关研究成果发表于地学期刊《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）。MDICE是奥陶纪一次全球性的碳同位素正漂移事件，以往研究多基于碳酸盐岩样品中的δ13Ccarb记录，而在δ13Corg记录中较为缺乏。本研究基于华南江南斜坡区胡乐1井（图1）的细碎屑岩序列，结合精细的笔石生物地层框架，在δ13Corg数据中清晰识别出振幅约1.1‰的连续而完整的信号，包括上升段、峰值段和下降段，其时代跨度从中达瑞威尔期延伸至晚达瑞威尔期（图2）。这一发现改变了以往认为华南地区因沉积间断仅保存MDICE上升段的传统认识，表明该事件在深水环境中同样有良好记录。通过与全球不同板块的δ13Ccarb和δ13Corg曲线对比，证实了MDICE的全球同步性，并指出其可能响应了达瑞威尔期全球碳循环的显著扰动，与气候变冷、海洋氧化以及生物辐射等重大环境与生物事件密切相关（图3）。本研究为奥陶纪地层对比提供了可靠的有机碳同位素地层标准，并为进一步理解达瑞威尔期古环境演变与生物大辐射的背景机制提供了重要案例。本研究得到中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等项目的资助。论文相关信息：Xiaocong Luan*, Mikael Calner, Fangyi Gong, Oliver Lehnert, Guanzhou Yan, Yuchen Zhang, Zhutong Zhang, Rongchang Wu*, 2025. High resolution Ordovician (Floian-Sandbian) carbon isotope stratigraphy from the Jiangnan slope, South China: The first complete record of the MDICE in δ13Corg and its global significance. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 113227, https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113227.图1 华南江南区胡乐1井古地理位置重建图2 胡乐1井奥陶系有机碳同位素及有机碳含量记录图3 胡乐1井奥陶系有机碳同位素记录与全球无机碳同位素曲线，以及与全球环境变化和生物演化的对比102025-09 -
1.65亿年前拟态本内苏铁的鸣螽化石近期，中国科学院南京地质古生物研究所中生代陆地生态系统研究中心黄迪颖研究团队发现距今约1.65亿年的内蒙古宁城道虎沟生物群中三种阿博鸣螽（Aboilinae）前翅化石具有特化的色斑，与同层丰富的本内苏铁类异羽叶（Anomozamites）高度相似。是首个在相同化石层中同时发现拟态型昆虫与目标植物的案例，为理解昆虫拟叶行为的演化提供了直接证据。相关研究成果于8月28日在线发表在《地质学》（Geology）。在自然界中，伪装是动物在长期演化过程中形成的重要生存策略。拟态植物叶片的行为在不同昆虫谱系中独立演化，常见于鳞翅目、脉翅目、直翅目、竹节虫目和螳螂目。然而，化石记录中能够明确显示拟态关系的例子极为罕见，往往缺乏同时保存昆虫和目标植物的确切证据。近期，中国科学院南京地质古生物研究所中生代陆地生态系统研究中心黄迪颖研究团队发现距今约1.65亿年的内蒙古宁城道虎沟生物群中三种阿博鸣螽（Aboilinae）前翅化石具有特化的色斑，与同层丰富的本内苏铁类异羽叶（Anomozamites）高度相似。是首个在相同化石层中同时发现拟态型昆虫与目标植物的案例，为理解昆虫拟叶行为的演化提供了直接证据。相关研究成果于8月28日在线发表在《地质学》（Geology）。研究发现，七块道虎沟的鸣螽化石前翅具显著的横向斑块与纵向条纹，其排列方式和形态与异羽叶高度一致，可分为两类。Aboilus stratosus的前翅具6–7条近平行的横向矩形斑块，延伸至翅的前、后缘，并由一条纵向条纹贯通；横向斑块于翅端部缩小，与异羽叶顶端小叶相似（图3A）。而Sigmaboilus sp.前翅具一条倾斜的纵向条纹连接数条横向的斑块，该翅斑模式类似沿叶轴一分为二的异羽叶，翅合拢时整体形态近似完整的叶片（图3B）；横向斑块自基部至端部逐渐加长，更接近异羽叶叶片基部形态。这两种拟态类型可能对应了不同阿博鸣螽对叶片不同部位的取食偏好。本内苏铁是中生代植物区系的重要组成部分。异羽叶于晚三叠世至早白垩世广布于劳亚大陆，是燕辽生物群早期代表植物化石之一。统计显示，阿博鸣螽与异羽叶在物种多样性变化趋势上表现出相似模式，二者在时间和地理上的高度重叠提示了潜在的生态联系。此外，很多道虎沟的异羽叶叶片边缘保存圆齿状缺口。侏罗纪直翅目被认为是叶缘取食痕迹的主要制造者，而Aboilus和Sigmaboilus为道虎沟生物群中体型较大的植食性昆虫代表。研究推测这些拟态型鸣螽可能栖居并取食异羽叶，并采取类似现代拟叶螽斯的策略，如保持低活动水平以增强伪装效果，从而更好地融入叶片环境。这种长期稳定的生态联系可能为拟叶行为的演化提供了重要背景。中生代鸣螽前翅通常具有明显的色斑，如存在一系列横向条带被解释为一种隐蔽色。本研究提出，侏罗纪鸣螽拟叶行为的演化可能与捕食压力的增强相关。现代叶状螽斯的主要捕食者包括鸟类和哺乳动物（如蝙蝠、啮齿类和灵长类）等。尽管侏罗纪干群鸟类稀少，但道虎沟生物群中存在翔兽、树息龙、耀龙、蛙嘴翼龙等多种潜在捕食者。在新生代，螽斯演化出更为复杂的拟态形式，如枯叶拟态及模拟部分取食痕迹的叶片，这可能反映了捕食压力的进一步加剧，与晚白垩世现代鸟类的兴起和快速分化有关。直翅目是最重要的植食性昆虫类群之一。化石证据显示，晚古生代至今，不同直翅目类群的拟态与各地质时期的优势植物群密切相关（图5）。在二叠纪中期蕨类植物多样性达到高峰时，出现了已知最早的拟态昆虫（Permotettigonia gallica），被认为模仿带羊齿（Taeniopteris）。本研究填补了侏罗纪直翅目拟态的空白，对应于裸子植物占主导的植物群。新生代拟叶直翅目主要模仿被子植物，法国渐新世和中国中新世的化石提供了相关证据。这些发现凸显了植物群落演替、选择压力与昆虫取食和防御策略之间深远的相互作用。本研究项目由国家重点研发项目、国家自然科学基金委、江苏省卓越博士后计划等项目联合资助。黄迪颖为本文通讯作者，付衍哲为第一作者，南京古生物所董重、蔡晨阳以及德国慕尼黑的大学Joachim Haug团队参与了此项工作。孙捷绘制了复原图。论文相关信息：Fu Y, Dong C, Fabrikant D, Cai C, Haug C, Haug J, Huang D. 2025. Unique leaf mimicry in Jurassic insects. Geology. https://doi.org/10.1130/G53399.1.图1 道虎沟生物群中的拟态型鸣螽前翅图2 异羽叶化石图3 两种拟叶鸣螽化石的重建图4 生态复原图图5 地质历史时期拟叶直翅目昆虫与优势植物类群的关系022025-09 -
华南志留系下部、奥陶系上部海相红层生物地层研究进展最近，中国科学院南京地质古生物研究所戎嘉余、张小乐、唐鹏、詹仁斌、王怿、黄冰、陈中阳、魏鑫等科研人员，基于大量地质剖面资料，构建了多门类化石数据库，在华南志留系下部、奥陶系上部海相红层时代、横向对比和古地理意义等研究中取得一系列进展。海相红层是下古生界重要的组成部分与研究对象。奥陶系、志留系海相红层有明显的时间和空间分布特征，与区域及全球古海洋、古气候、古构造、古地理演变和生物宏演化关系密切。华南奥陶系、志留系海相红层有长期的研究历史。然而，因相关地层的关键化石缺失，导致洲际对比困难。例如，浙皖地区的志留系红层，因厚度大、化石少，时代划分长期属于啃不动的“硬骨头”。上述情况限制了对这类特殊沉积物成因及潜在地质意义的理解。最近，中国科学院南京地质古生物研究所戎嘉余、张小乐、唐鹏、詹仁斌、王怿、黄冰、陈中阳、魏鑫等，联合中国地质大学（武汉）纵瑞文等科研人员，基于大量地质剖面资料，构建了多门类化石数据库，在华南志留系下部、奥陶系上部海相红层时代、横向对比和古地理意义等研究中取得一系列进展。对华南志留系第一套海相红层，张小乐、戎嘉余等发现：1.华南志留系第一套海相红层总体位于兰多维列统埃隆阶中部到特列奇阶下部（约436~439Ma），相当于笔石Lituigraptus convolutus带（LM7），Stimuloraptus sedgwickii带（LM8）， Spirograptus guerichi带（LM9）和S. turriculatus带（LM10）（图1）。2.华南志留系第一套海相红层的顶界在各地具体位置不尽相同，但都位于产特列奇中期秀山动物群的地层之下。它的底界呈现出明显的穿时性，总体表现为从东到西、自南向北逐渐升高，由埃隆阶中部穿时至特列奇阶下部（图2）。3.在全球热带海域发生海水氧化的大背景下，华南志留系第一套海相红层时空发育的模式反映了埃隆期-特列奇期界线前后约3Ma时间内，浅水海域的缺氧、半缺氧水体逐渐向外海退却，氧化水体占据统治地位的过程。这与广西运动期间华夏古陆向西北方不断扩展，引起海域底部快速、持续隆升密切相关（图3）。对奥陶系上部红层，戎嘉余等系统梳理浙西、赣东北上奥陶统地层时代及定义，指出以往归于赫南特期的红家坞组海相红层因产几丁虫Tanuchitina laurentiana、缺失赫南特贝动物群分子，是凯迪晚期的产物。赫南特早中期的生物群在研究区内的缺失可能与华夏古陆强烈隆升、全球海平面大幅骤降密切相关（图4）。华南志留系下部、奥陶系上部海相红层时间框架的建立，为由点至面、深入理解地质历史中类似沉积物的深层含义提供了基础。文章强调，学科发展的新形势促使研究者追求高精尖成果，但生物地层等基础研究始终是认识与解读重大生物、环境、地质事件的基石，不应忽略与轻视。文章出版信息：1. 张小乐, 戎嘉余, 唐鹏, 詹仁斌, 王怿, 陈中阳, 纵瑞文, 黄冰, 魏鑫. 2025. 华南志留系第一套海相红层的时空分布、穿时性及其古地理意义. 中国科学: 地球科学, 55(8): 2638~2654. https://doi.org/10.1360/SSTe-2024-0332.Zhang X, Rong J, Tang P, Zhan R, Wang Y, Chen Z, Zong R, Huang B, Wei X. 2025. The first set of Silurian marine red beds in South China: Spatiotemporal distribution, diachronism and paleogeographic significance. Science China Earth Sciences, 68(8): 2527~2544. https://doi.org/10.1007/s11430-024-1606-2.2.戎嘉余,王怿,唐鹏,张小乐, 盖志琨, 魏鑫, 詹仁斌, 汪隆武, 燕夔, 黄冰. 2023. 华南东部浙皖苏志留系唐家坞组、康山组和举坑组的时代问题. 地层学杂志, 47(3): 237~267. https://doi.org/10.19839/j.cnki/dcxzz.2023.0015.3.戎嘉余, 唐鹏, 詹仁斌, 张小乐, 黄冰, 魏鑫, 王怿. 2025. 浙西、赣东北上奥陶统上部地层的时代问题. 地层学杂志, 49(2): 125~141. https://doi.org/10.19839/j.cnki.dcxzz.2025.0010.图1 各研究片区典型剖面志留系第一套海相红层的时代划分及依据。不同颜色圆形及方块示不同门类或动物群图2 华南志留系第一套海相红层的时空分布态势与华夏古陆隆升方向（绿色箭头）的关联图3 广西运动期间华南板块古地理格局的转变及不同颜色沉积物分布形势示意图图4 浙江西部和江西东北部上奥陶统上部地层对比图并示全球重大地质和生物事件262025-08 -
华南奥陶纪铁质沉积标识古气候重大转折近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员栾晓聪、研究员吴荣昌、詹仁斌，联合加拿大多所大学的科研人员，对发育在华南中–上奥陶统的一套鲕铁岩开展研究。目前，该成果已在线发表于国际著名地质学期刊《地质学》（Geology）。显生宙鲕铁岩是全球沉积型铁矿的重要组成部分，因其特殊的经济价值和古环境及构造指示意义而受到广泛关注。从气候指示意义上，一直被认为与温暖热带–亚热带气候相关。然而，奥陶纪时的鲕铁岩，广泛分布于中欧、地中海、北非等古高纬冈瓦纳地区，且常发育在凉水型沉积中或与凉水动物群伴生，与其他地史时期鲕铁岩所指示的温暖热带–亚热带气候存在的这一矛盾现象，长期以来得不到合理解释。近期，中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员栾晓聪、研究员吴荣昌、詹仁斌，联合加拿大多所大学的科研人员，对发育在华南中–上奥陶统的一套鲕铁岩开展研究。目前，该成果已在线发表于国际著名地质学期刊《地质学》（Geology）。前期研究基础表明这套鲕铁岩发育在潟湖环境中，是奥陶纪鲕铁岩中较少见的暖水类型，此外同期铁质鲕粒沉积和铁质微生物岩发育在较凉水环境中，这套具备不同水温和沉积环境梯度的铁质沉积，为多学科探究和综合阐明奥陶纪铁质沉积环境背景提供了独特窗口。研究表明，全球鲕铁岩与上升流分布的区域存在明显重叠，其丰度变化与全球氧同位素正偏记录存在良好对应关系（图1），在中奥陶世达瑞威尔期的增加可能恰好标志着奥陶纪气候从温室向冰室的转变。为了解释这一现象，作者提出鲕铁岩的形成并非直接由水温控制，而是与微生物活动及冈瓦纳大陆频繁冷水入侵引发的上升流密切相关。活跃的上升流将深海缺氧富铁海水带入表层，丰富的微生物促进铁氧化物沉淀，即“微生物铁质工厂”，这一解释得到了超微结构观察（图2）以及铁同位素证据（图3）的支持。该研究将这一气候转型机制类比于新生代蒙特雷事件，强调上升流强化对全球气候变化的响应。该成果解释了全球同期鲕铁岩在冈瓦纳周缘冷水区域广泛分布的机制，其所指示的上升流强度变化可能代表达瑞威尔期冰盖的初步形成，从沉积学角度支持了该时期为奥陶纪气候关键转折期。此外，作为生物、矿物和气候共演化的案例研究，该成果也为理解奥陶纪生物大辐射的环境背景提供了新视角。研究得到国家重点研发计划、中国科学院先导专项和国家自然科学基金委项目等的资助。论文相关信息：Luan,X., Sproat,C. D., Jin,J., Pufahl, P. K., Wu,R., and Zhan,R., 2025, Upwelling-related ferruginous ooids, microbialites, and the Darriwilian tipping point of Ordovician climate: Geology. https://doi.org/10.1130/G53374.1.图1 奥陶纪鲕铁岩丰度变化及与海洋古温度趋势对比图2 华南中–晚奥陶世铁质沉积的古地理分布与沉积模式示意图图3 华南奥陶纪铁质沉积的铁同位素与Ti/Fe交汇图202025-08