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华北中元古代微体化石研究新进展
2021-07-12 | 编辑: | 【

  今约18.5亿至8.5亿年间的元古宙中期被认为是地球历史中枯燥的十亿年Boring Billion),但从生命演化的角度来看却是真核生物起源和早期演化的关键时期。通过化石记录和分子钟的研究表明,这一时期真核生物发生了多次重大演化事件,例如:真核细胞的复杂化、多细胞化、有性生殖起源等等。然而,目前关于真核生物的起源和早期演化方面仍有太多未知和谜题,例如真核生物早期演化中这些重大事件发生的具体时间和可靠的化石证据,早期真核化石的生物亲缘关系和多样性,以及它们能否与现代真核生物进行类比等。  

  我国华北燕山地区广泛出露元古宙中期沉积地层,化石资源丰富,是进行真核生物起源和早期演化研究的理想地区。近几年来,中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究组在该套地层中屡次获得重要发现,包括全球已知最古老的真核生物化石群(17亿年前的常州沟组和串岭沟组)(Miao et al., 2019, Precambrian Research)和大型多细胞真核生物化石群(15.6亿年前高于庄组)(Zhu et al., 2016, Nature Communications)。 

  该地区中元古代下马岭组(13.6亿前)是一套以深色页岩为主的沉积地层,有机质含量高但成熟度较低,是我国非常规油气资源勘查的重点关注层段之一。近些年来,国内外课题组在下马岭组地层学、有机质演化以及沉积盆地环境等方面研究获得多项重要进展。然而,针对下马岭组微体化石方面的研究程度相对较低。下马岭组是否含有真核生物化石?其多样性如何?这些问题不仅对研究真核生物起源和早期演化非常重要,也对探索下马岭组中有机质来源和评估油气等具有重要价值。 

  近期,南京古生物所朱茂炎研究组博士后苗兰云,与瑞典乌普萨拉大学Malgorzata Moczydlowska教授合作,在天津市蓟州区13.6亿前的中元古代下马岭组底部地层获得大量保存精美的有机质壁微体化石,其中包括12种真核生物化石。此次研究初步探明了下马岭组中微体化石组成面貌和真核化石多样性,为该组烃源岩生烃母质的来源提供参考依据。相关研究成果已于近期发表于国际地学类学术期刊《前寒武纪研究》(Precambrian Research)上。 

  此项研究发现,下马岭组底部地层中微体化石保存非常精美,颜色呈淡黄色至深棕色,主要由单细胞类型、丝状体和细胞集合体组成,包括28属,36种微体化石,含1新属、1新种和5种未命名类型。依据细胞形态复杂度和大小,在下马岭组微体化石中识别出12种真核生物化石,包括6种具微米级装饰或纹饰(如点状突起、管状突起、网状纹饰、环赤道翼膜、同心圆状纹饰)的圆形膜壳,5种具复杂膜壁结构(板片结构、“球中球”结构等)的圆形和椭圆形膜壳,以及1种具纵纹的管状化石Jixiania lineata。其中,超过半数的化石类型在该组为首次发现,从而表明下马岭组中微体化石的多样性比早前认识要高很多。总体上,下马岭组的微体化石组成面貌与世界其他地区同期地层相似,但多样性略高。 

  另外,与全球中元古代地层类似,下马岭组中绝大多数微体化石地层延限很长。而具纵纹的管状化石Jixiania lineata其地层延限较短,是唯一具有生物地层学意义的化石分子,目前已在世界多个地区(如澳大利亚、美国、西伯利亚)的中元古代早期地层中发现。此化石在我国燕山地区的发现进一步扩大了其地理分布范围,也进一步提高了其作为中元古代早期地层标准化石的潜力。 

  本研究得到了国家自然科学基金和中国科学院战略先导科技专项(B类)的共同资助。 

  论文相关信息: 

  Miao, L., Moczydlowska, M., Zhu, M., 2021. A diverse organic-walled microfossil assemblage from the Mesoproterozoic Xiamaling Formation, North China. Precambrian Research 360, 106235. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106235 

1. 下马岭组有机质壁微体化石组成面貌及其复原图

 

2. 下马岭组中具简单形态的单细胞微体化石

 

3. 下马岭组中多样的细胞集合体

 

4. 元古宙中期有机质壁微体化石地层延限


 
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