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华南石炭纪中期白云岩地层分布及其形成模式

地质学报 2024年第2期98卷 346-362页

作者：宋英凡王向东李莹史宇坤胡科毅黄兴盛青怡要乐内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室关键地球物质循环前沿科学中心南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所江苏南京210008

石炭纪是地质演化历史上重要的时期,发生了全球规模的海西造山运动,晚古生代大冰期(LPIA)达到峰值,全球海平面频繁波动,导致古气候和古环境的剧烈变化。在华南,石炭纪中期,浅水碳酸盐岩台地相区广泛发育一套白云岩沉积。本文系统总结华... 详细信息

石炭纪是地质演化历史上重要的时期,发生了全球规模的海西造山运动,晚古生代大冰期(LPIA)达到峰值,全球海平面频繁波动,导致古气候和古环境的剧烈变化。在华南,石炭纪中期,浅水碳酸盐岩台地相区广泛发育一套白云岩沉积。本文系统总结华南3个主要碳酸盐台地内白云岩的厚度及时代,识别出白云岩时空分布的差异性。结合石炭纪中期全球气候环境特征,认为冰期兴盛引发了全球海平面下降,导致华南各沉积盆地形成利于白云岩化的环境,白云岩得以发育。而白云岩时空分布的差异性可能与各沉积盆地独特的构造演化以及不同成岩模式有关。中下扬子碳酸盐岩台地白云岩的形成模式主要为萨勃哈模式和成岩早期浅埋藏的渗透回流模式,形成相对较薄的白云岩沉积;中南部和西南部碳酸盐岩台地白云岩的形成模式为渗透回流模式,成岩规模较大,沉积较厚。

关键词：石炭纪中期白云岩时空分布古环境白云岩化模式

深时重大生物和气候事件与全球变化:进展与挑战

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科学通报 2024年第2期69卷 268-285页

作者：沈树忠张飞飞王文倩王向东樊隽轩陈吉涛王博曹剑杨石岭张华李高军邓涛李献华陈骏南京大学地球科学与工程学院关键地球物质循环前沿科学中心内生金属成矿机制研究国家重点实验室南京210023 中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学与地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所脊椎动物演化与人类起源重点实验室北京100044 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

地球自5.4亿年前现代生态系统形成至今,发生了多次与碳循环扰动有关的重大气候事件.这些事件的触发机制、发展过程、环境变化及其伴随的生物响应型式为科学评估当今全球变化背景下生物多样性现状提供重要借鉴.然而,古-今生态系统变化时... 详细信息

地球自5.4亿年前现代生态系统形成至今,发生了多次与碳循环扰动有关的重大气候事件.这些事件的触发机制、发展过程、环境变化及其伴随的生物响应型式为科学评估当今全球变化背景下生物多样性现状提供重要借鉴.然而,古-今生态系统变化时间尺度大不相同,高分辨率关键环境因子(温度、CO_(2)、降雨量、海洋氧化还原条件等)在深时记录中亦难以获取,深时海陆生物多样性模式尚缺乏高分辨率记录.因此,当今全球变化与深时记录对比存在巨大鸿沟.地球5.4亿年以来大部分时间处于两极无冰的温室状态,期间伴随多次极冷和极热气候事件,但地球深时重大生物演化和气候事件的关系复杂.生物多样性在变冷的奥陶纪早期、晚古生代大冰期、晚新生代大冰期以及中-晚三叠世和白垩纪热室期均呈现稳定增加,而在奥陶纪末冰期快速降温期间和二叠纪末、三叠纪末、白垩纪末火山排气作用导致的快速升温过程中急剧下降.地质时期生物多样性对气候变化的不同响应型式表明,生物多样性变化的根本驱动因素可能不是简单的温度、大气CO_(2)浓度等环境因子的背景值高或低,而是环境因子的变化速率(环境变率).变率较小,环境相对稳定,生物有足够的时间适应环境变化,生物多样性不会丧失,甚至繁盛.反之,若环境因子变率过大,超出了生态系统的承受力,生物来不及适应,生物多样性就会显著降低,甚至引发大灭绝.已有模拟和计算表明,当今地球碳排放的速度有可能超过了地质历史时期任何一次生物大灭绝事件.因此,避免环境突变事件和生物大灭绝的再次发生成为政界、科学界和普通民众关注的焦点.打通地球多圈层界限,开展古-今地质记录、冷-热极端气候、海-陆生态系统和长-短时间尺度的综合对比研究,并通过建立适用于深时的地球系统模型,模拟重大生物和环境事件的背景与发生过程,是地球系统科学未来发展的重要方向.

关键词：深时极端气候重大生物事件环境变率全球变化地球系统模拟

青藏高原及其周边寒武纪综合地层、生物群与古地理演化

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中国科学：地球科学 2024年第4期54卷 968-991页

作者：孙智新孙郎赵方臣潘兵 Malik Muhammad Saud Sajid KHAN Shehryar AHMED 杨传苗兰云殷宗军李国祥朱茂炎中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

青藏高原及其周边地区具有漫长且复杂的构造演化历史.印度北部、拉萨、羌塘、柴达木、中祁连等大小不同的克拉通和地块,以及位于它们之间的造山带构成了青藏高原的主体.寒武纪时期,这些克拉通和地块大多位于冈瓦纳大陆的西北缘,并以发... 详细信息

青藏高原及其周边地区具有漫长且复杂的构造演化历史.印度北部、拉萨、羌塘、柴达木、中祁连等大小不同的克拉通和地块,以及位于它们之间的造山带构成了青藏高原的主体.寒武纪时期,这些克拉通和地块大多位于冈瓦纳大陆的西北缘,并以发育与原特提斯洋有关的复杂岩浆-构造运动而与周边的阿拉伯、中伊朗、阿富汗、塔里木、阿拉善、华北、华南和滇缅马等构造单元相关联.从地层记录上看,这一时期区域内的大部分稳定陆块上发育了由陆源碎屑岩和碳酸盐岩组成的浅水陆棚沉积,其中包含面貌相近的典型浅水相三叶虫组合.而在原特提斯洋中的祁连构造带,寒武系则是一套在大洋扩张环境下形成的、以中基性火山岩和硅质岩为主的复杂地层序列,其中包含的碳酸盐岩含有斜坡相三叶虫组合.本文在广泛文献调研的基础上,结合第二次青藏高原综合科学考察中的野外观察及新获得的化石证据,对青藏高原及其周边地区不同构造单元上寒武纪地层发育的总体特征进行了概述.在此基础上,利用可获得的生物地层学和同位素年代学等资料,总结了不同构造单元上寒武纪地层的划分和年代地层对比,编制了岩石和生物地层的综合对比表.此外,从生物古地理的角度,简要讨论了寒武纪研究区内主要构造单元的古地理相关性,以及与原特提斯构造带演变有关的问题.

关键词：青藏高原寒武系地层古地理生物群冈瓦纳大陆原特提斯洋

黔北桐梓下奥陶统红花园组的苔藓动物化石新材料

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微体古生物学报 2024年

作者：何敏杨宇宁马俊业张志亮池祥日刘静彭庭祖张倩倩阳磊贵州大学资源与环境工程学院喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所

黔北桐梓地区下奥陶统红花园组 (弗洛阶) 的点礁中有多样性较高的苔藓动物化石。系统古生物学分析显示，这些苔藓虫群体属于变口目和爱沙尼亚口目，共有2属4种: Orbiramus ovalis， O. minus， O. normalis和Nekhorosheviella semisph... 详细信息

黔北桐梓地区下奥陶统红花园组 (弗洛阶) 的点礁中有多样性较高的苔藓动物化石。系统古生物学分析显示，这些苔藓虫群体属于变口目和爱沙尼亚口目，共有2属4种: Orbiramus ovalis， O. minus， O. normalis和Nekhorosheviella semispherica。新化石纪录扩大了早期苔藓虫类型Orbiramus和Nekhorosheviella的地理分布和地史延限。这些模块化生长的苔藓动物化石显示出典型的包壳生物造礁构造，在红花园组点礁中以苔藓虫格架岩 (bryozoan framestone) 和苔藓虫-微生物粘结岩 (bryozoan-microbial blindstone) 参与造礁。新化石材料为探讨扬子板块早期苔藓虫的多样性演化及其造礁机制提供了关键证据。

关键词：苔藓虫多样性造礁机制红花园组下奥陶统贵州桐梓

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地球宜居性的深部驱动机制

科学通报 2024年第2期69卷 169-183页

作者：徐义刚黄小龙王强王煜李高军刘耘毛河光倪怀玮朱茂炎中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 南京大学地球科学与工程学院南京210023 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 北京高压科学研究中心北京100094 中国科学技术大学中国科学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026 中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物和地层学国家重点实验室南京210080

除与太阳之间的距离和行星的大小有关外,地球之所以宜居的一个重要因素是其拥有动力十足的地球内部.与地球宜居性是地球表生作用结果的传统认识不同,本文认为地球深部驱动着对宜居环境至关重要的外部层圈,并提出地球内外层圈间的联动机... 详细信息

除与太阳之间的距离和行星的大小有关外,地球之所以宜居的一个重要因素是其拥有动力十足的地球内部.与地球宜居性是地球表生作用结果的传统认识不同,本文认为地球深部驱动着对宜居环境至关重要的外部层圈,并提出地球内外层圈间的联动机制是地球系统科学研究的突破口.在调研和评述的基础上,本文建议未来研究需要关注早期地球、地磁场、深地挥发分循环、超级火山、深地新化学反应和地质空调器等方向,围绕地球宜居性的深部驱动机制这一主题,开展地球固体层圈与流体层圈的整合研究,助力我国地球科学研究从单一学科研究向多学科交叉融合研究的转变,推动我国固体地球科学从跟踪前沿向开拓前沿的跨越式发展.

关键词：地球宜居性深部引擎深地过程层圈相互作用地球系统科学

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内蒙古乌达煤田晚石炭世太原组植物群落研究

古生物学报 2024年

作者：高壮周卫明万明礼王军古生物学与油气地层应用重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所中国科学院大学

内蒙古乌达煤田石炭–二叠系约1500米厚，含40余层煤线或煤层，而6号、7号煤层之间的火山凝灰岩的高精度定年时代为298.34百万年，相当于阿瑟尔初期，这为提升传统植物大化石组合序列的年代精度奠定了基础。本文利用乌达煤田露天开... 详细信息

内蒙古乌达煤田石炭–二叠系约1500米厚，含40余层煤线或煤层，而6号、7号煤层之间的火山凝灰岩的高精度定年时代为298.34百万年，相当于阿瑟尔初期，这为提升传统植物大化石组合序列的年代精度奠定了基础。本文利用乌达煤田露天开采揭露太原组地层的机遇，对8号–15号煤层间的地层开展古植物群落与埋藏学研究，探索植物与环境的协同演化关系，发现植物化石六层，系统采集鉴定14属26种。根据沉积环境及植物古生态学分析，识别出该地区晚石炭世太原组植物群落面貌属于典型的中期华夏植物群组合。其中12号煤底板、12上号煤底板、10号煤和9号煤底板下伏地层发现的化石为异地埋藏，反映泻湖及海岸周边低地和高地植物群落面貌; 而8号煤顶板发现的植物化石为原地埋藏或亚原地埋藏，反映成煤沼泽初期的植物群落面貌。对比12号煤底板、12上号煤底板和10号煤及9号煤底板下伏地层植物化石的差异，表明在12上号煤和10号煤之间植物化石有着较大的变化，可作为太原组两个植物化石组合的界线。对比8号煤顶板和6号、7号煤之间火山凝灰岩中的植物化石，表明8号煤顶板碎屑岩中的植物化石主要反映成煤沼泽末期的植被面貌，而与凝灰岩中保存的生长于成煤沼泽中期的植被差异显著。

关键词：晚石炭世太原组群落演替植物演化

中全新世福建沿海地区海平面波动:基于NDQK5岩芯介形类化石记录

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地质学报 2024年第2期98卷 333-345页

作者：贾宝岩彭博王继龙于俊杰周保春赵泉鸿李保华王亚琼中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学与地层学国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016 上海自然博物馆(上海科技馆分馆) 上海200041 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

福建沿海地区第四系较为发育,是研究晚更新世以来相对海平面变化的理想区域。本文以福建宁德NDQK5岩芯中产出的高分辨率介形类化石为研究对象,结合加速器质谱法(accelerator mass spectrometry,AMS)14C和光释光测年技术建立岩芯年代框架... 详细信息

福建沿海地区第四系较为发育,是研究晚更新世以来相对海平面变化的理想区域。本文以福建宁德NDQK5岩芯中产出的高分辨率介形类化石为研究对象,结合加速器质谱法(accelerator mass spectrometry,AMS)14C和光释光测年技术建立岩芯年代框架,重建了中全新世期间福建沿海地区的相对海平面变化。结果显示,NDQK5岩芯中的介形类化石记录主要分布于4~17.1 m段,对应年代约为8.2~6.9 ka BP。岩芯内共计识别出海相介形类23属26种,根据优势种以及特征种的相对丰度变化特征可将岩芯内的介形类动物群划分为3个组合:①介形类组合A以Bicornucythere bisanensis和Sinocytheridea impressa为主,代表潮下带环境;②介形类组合B以Sinocytheridea impressa和Neomonoceratina delicata为优势种,指示近岸内陆架的沉积环境;③介形类组合C以Sinocytheridea impressa和Loxoconcha ocellifera为主,代表潮间带的沉积环境。基于介形类组合的分布特征,本文推断福建沿海地区海平面约在8.2~7.4 ka BP期间持续上升,并在约7.9~7.4 ka BP区间达到最高;7.4~7.0 ka BP期间海平面下降,随后再次上升。因此,介形类化石记录指示福建沿海地区在全新世高海平面背景下依然存在相对海平面的次一级波动。同时,结合已有福建沿海地区海平面变化驱动机制的研究结果,本研究推断8.2~7 ka BP期间福建沿海地区的海平面变化可能主要受控于冰盖融水;7 ka BP后该地区的海平面波动可能受控于“冰川-水均衡调整”作用。

关键词：宁德东海 MIS 1 中全新世高海平面介形类组合

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寒武纪大爆发——来自贵州的化石证据

古生物学报 2024年

作者：杨兴莲殷宗军赵方臣王德智贵州大学资源与环境工程学院贵州省古生物研究中心贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室(贵州大学) 现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所

寒武纪展示了生物演化和生态创新最为关键的一段历史，在此期间发生了后生动物快速的辐射性演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。近四十年来，基于寒武纪特异埋藏生物群的大量研究为解密寒武纪大爆发具体过程、主要动物类群起源与生... 详细信息

寒武纪展示了生物演化和生态创新最为关键的一段历史，在此期间发生了后生动物快速的辐射性演化事件，被称为“寒武纪大爆发”。近四十年来，基于寒武纪特异埋藏生物群的大量研究为解密寒武纪大爆发具体过程、主要动物类群起源与生态演化作出了重要贡献。贵州素有古生物王国之称，在寒武系地层中不仅保存了大量解剖学细节精美的化石资源，也在多个地区产出时间连续的生物组合演化序列，在探讨动物起源与演化、全球地层对比及群落古生态学等方面具有极其重要的科研价值。近年来，以小壳动物群、牛蹄塘生物群、杷榔生物群、剑河生物群、凯里生物群等多个生物群在贵州的发现提供了早期后生生物的新信息，加密了中国乃至全球早期后生生物特异埋藏化石群的演化链，为全面揭示寒武纪生物群落面貌、早期多门类后生动物的辐射演化和海洋生物群落演替提供了独特的意义，最终为深入解读寒武纪大爆发的过程与发生机制提供重要实证。本文简要总结了贵州地区在该领域的主要学术贡献，结合全球研究进展，对目前存在的问题和未来研究方向提出展望。

关键词：寒武纪大爆发布尔吉斯页岩型生物群生物演化贵州

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重建深时地球生物多样性时空分布模式的思考

科学通报 2024年

作者：张书涵沈树忠王向东张华樊隽轩南京大学地球科学与工程学院关键地球物质循环前沿科学中心内生金属成矿机制研究国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室

重建地球生物多样性演变历史是了解地球生命演化规律的关键.通过研究地质时期的生物多样性变化,能够追溯生命的起源、演化和灭绝过程,并探索其原因.然而,地球上曾经生活过的99%以上的生物都已经灭亡,其中只有一小部分保存为化石并被人... 详细信息

重建地球生物多样性演变历史是了解地球生命演化规律的关键.通过研究地质时期的生物多样性变化,能够追溯生命的起源、演化和灭绝过程,并探索其原因.然而,地球上曾经生活过的99%以上的生物都已经灭亡,其中只有一小部分保存为化石并被人类发现.因此,如何利用化石记录重建地球生物多样性变化的过程是一个非常复杂的科学难题,为了解决这一难题,需要从多方面入手.首先,建立含有时空信息的全球性大型综合数据库是研究深时生物多样性模式的必要条件,也是识别曾经发生过的重大生物事件的基础,以往的研究多集中在海洋无脊椎动物化石多样性的研究,目前仍然缺乏全球性的陆地生物多样性模式.其次,需要解决化石保存不完整和样本采集时空不均一的难题.近十几年来,随着海量数据的积累,大数据分析技术的发展,通过多学科交叉,在解决时空分辨率低和样本偏差等问题上发展了更有效的分析手段,但仍然任重道远.最后,新的大数据研究结果引发了对深时地球生物多样性变化的时空规律的许多新认识.随着研究的深入,五次生物大灭绝的灭绝幅度和灭绝率明显降低,需要以全球大数据为基础重新精确估算,其中二叠纪末生物大灭绝无疑仍是最大的一次,而泥盆纪晚期F/F和三叠纪末灭绝事件很可能算不上五大生物灭绝之二,白垩纪末生物大灭绝的持续时间和灭绝幅度也需要重新估算.此外,寒武纪-奥陶纪、石炭纪-二叠纪和新生代三大生物辐射事件也需要全球高分辨率化石数据验证.以人工智能和超级计算机等为手段建立的深时生态系统演变模型是实现古今对比的未来方向,这些研究将使我们对地球生物多样性历史有全方位的认识,也为现今的全球生态系统面临的问题提供深时参照.

关键词：深时大数据生物多样性生物大灭绝生态模型