科研进展
-
二叠纪末野火事件与陆地植被系统演替系列研究进展
野火事件是陆地生态系统的重要组成部分，在地质历史的诸多重大变革中扮演了至关重要的角色。二叠-三叠纪之交发生了地质历史上规模最大的生物绝灭事件，近年来关于陆地生态系统对该事件响应的研究逐步成为焦点。目前已有越来越多的证据表明晚二叠世全球范围内曾频繁发生重大的野火事件，因此，深入研究该时期野火事件对了解二叠纪-三叠纪之交陆地生态系统的崩溃和植被的演替过程具有重要意义。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队张华研究员和博士研究生蔡垚峰等与南京大学、云南大学的合作者，对中国新疆维吾尔自治区大龙口剖面和贵州省西部冷清沟剖面二叠系-三叠系之交的炭屑化石及有机碳同位素等开展了详细研究，发现火山活动与野火事件存在关联性。相关成果已在线发表于《地球科学评论》（Earth-Science Reviews）和《地学前沿》（Frontiers in Earth Science）期刊上。
大龙口剖面锅底坑组中下部具有丰富的炭屑层位，且由底至顶炭屑丰度增加，证明野火事件在该地区晚二叠世频繁发生并有愈演愈烈的趋势，炭屑的平均反射率反映其野火类型以地表火为主；但在锅底坑组上部野火机制发生了显著变化，表现为炭屑最高反射率的骤然下降和林冠火的缺失，进而反映出当时陆地植被系统的崩溃状态，对野火而言则代表了植物燃料在该阶段的极度匮乏。此外，不同种类的炭屑在地层中的分布、植物角质层类型的变化，以及前人的孢粉证据也支持该阶段前后植被系统曾发生去森林化现象。通过有机碳同位素组成的变化、指示火山活动的汞元素含量与炭屑丰度三者之间的耦合表明：火山活动可能是碳同位素组成变化和野火事件发生的深层驱动力，同时野火事件导致的同位素分馏和埋藏也可能进一步影响有机碳同位素组成的变化。
在冷清沟剖面地层中，由野火事件形成的炭屑在宣威组上部频繁出现，且反射率高、种类多样；而在卡以头组炭屑的反射率显著降低，同时伴随着种类的减少；表明两组野火燃料存在差异，野火类型亦由高温的林冠火转变为低温的地表火。这一结果支持了前人关于植被系统从宣威组的热带雨林到卡以头组滨海草地演替的观点。此外，宣威组顶部的煤层中存在一层显著的火山灰，通过进一步详细采样分析，发现有机碳同位素组成和炭屑丰度在该火山灰层前后发生了急剧的变化，表现为碳同位素组成出现4.08‰的负漂并伴随炭屑丰度骤减。这一研究结果也进一步证明火山活动驱使了野火事件强度的增加，后者在该时期对植被的干扰和影响到达顶峰，并在短时间内快速摧毁了原有的陆地植被系统，促进了西南地区植被系统在二叠纪-三叠纪之交从热带雨林到滨海草地的演替。
上述研究受到中国科学院先导战略专项B类项目和国家自然科学基金委基金项目等的共同资助。
论文相关信息：
Cai, Y.F., Zhang, H. *, Cao C.Q., Zheng, Q.F., Jin, C.F., Shen, S.Z., 2021. Wildfires and deforestation during the Permian–Triassic transition in the southern Junggar Basin, Northwest China. Earth-Science Reviews 218 (7): 103670 DOI:10.1016/j.earscirev.2021.103670
Cai, Y.F., Zhang, H. *, Feng, Z., Shen, S.Z., 2021. Intensive wildfire associated with volcanism promoted the vegetation changeover in Southwest China during the Permian–Triassic transition. Frontiers in Earth Science. 9: 615841. https://doi.org/10.3389/feart.2021.615841
大龙口剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像
大龙口剖面有机碳同位素、Hg/TOC值、孢粉类型和丰度、炭屑丰度、反射率和不同种类炭屑在地层中的变化
冷清沟剖面具不同解剖结构的炭屑化石扫描电镜图像
冷清沟剖面的有机碳同位素、炭屑丰度和不同种类炭屑在地层中的变化022021-07 -
华南下扬子区奥陶纪综合地层学研究新进展
奥陶纪生物大辐射是早古生代一次重大生物宏演化事件。中奥陶世达瑞威尔期是奥陶纪牙形类辐射演化关键时期，建立高精度地层框架对深入认识这一生物事件至关重要。近年来，华南中、上扬子区综合地层学研究表明中-晚奥陶世之交的地层连续性存在一定的疑问。然而，目前对于华南下扬子区奥陶系的认识仍较为欠缺，生物地层学、化学地层学综合研究也亟待开展。
安徽石台地区代表了下扬子区奥陶系典型沉积，地层发育连续，是开展相关地层学研究的理想地区。最近，中国科学院南京地质古生物研究所博士生龚方怡在吴荣昌研究员的指导下，对该地区丁香剖面以及大岭剖面中、上奥陶统开展了大量牙形类样品采集以及碳同位素样品分析工作。通过对牙形类以及碳同位素地层学综合研究，揭示了该地区牙形类动物群面貌，建立了高精度的牙形类生物地层以及碳同位素地层框架，优化并加强了区域及全球间地层对比，为更好地理解中、晚奥陶世地层发育情况奠定了基础。相关研究成果发表于Alcheringa以及Geological Journal。
通过对安徽石台大岭剖面牯牛潭组至宝塔组地层中56个牙形类样品系统分析，共获得5228枚牙形类标本；基于牙形类系统古生物学研究，鉴定出20属29种。依据化石属种的产出情况，该剖面共识别了7个牙形类生物带，自下而上依次为：Lenodus antivariabilis带、Lenodus variabilis带、Yangtzeplacognathus crassus带、Dzikodus tablepointensis带、Yangtzeplacognathus jianyeensis带、Baltoniodus alobatus带以及Hamarodus brevirameus带，并与上扬子台地宜昌地区以及塔里木、华北、波罗的、阿根廷等地区进行了精细的对比，揭示了在牯牛潭组顶部与上覆大田坝组之间缺失了Eoplacognathus suecicus带至Pygodus anserinus下部的地层。此外，本研究对该剖面牙形类多样性还进行了统计分析，其多样性峰值记录于中奥陶世达瑞威尔中期Dzikodus tablepointensis带，并在凯迪早期Hamarodus brevirameus带表现出小幅的上升，这与前人统计华南的整体趋势相当。
在牙形类生物地层研究的基础上，研究人员对大岭剖面以及邻近丁香剖面的中上奥陶统进行了无机碳同位素地层研究。在牯牛潭组上部识别了MDICE（Middle Darriwilian Isotopic Carbon Excursion）事件的上升段、大田坝组上部识别了近1‰幅度的碳同位素波动以及宝塔组识别了GICE（Guttenberg Isotopic Carbon Excursion）事件，并将以上三次碳同位素漂移事件进行了区域及全球间的对比，进一步提高了不同地区中、上奥陶统的对比精度，并揭示了在全球多个地区存在的中奥陶世达瑞威尔中晚期地层缺失现象。
本研究得到中国科学院先导专项B类和国家自然科学基金的资助。
论文相关信息：Gong, F. Y., Wu, R. C., Zhen, Y. Y., Luan, X. C., Zhan, R. B., Yan, G. Z. 2021. Conodont biostratigraphy and biodiversity of the middle to Upper Ordovician near Shitai of Anhui Province, South China. Alcheringa, In press. https://doi.org/10.1080/03115518.2020.1861325
Gong, F. Y., Joachimski, M. M., Yan, G. Z., Li, L. X., Wei, X., Wu, R. C. 2021. Middle to Late Ordovician carbon isotope chemostratigraphy of the Lower Yangtze Platform: implications for global correlation. Geological Journal, 56, 2772-2784. https://doi.org/10.1002/gj.4068
丁香剖面及大岭剖面
大岭剖面牙形类生物扫描电子显微图版
大岭剖面牯牛潭组至宝塔组地层识别的牙形类生物带222021-06 -
缅甸琥珀中发现原位立体保存的甲虫肌肉
肌肉、神经等软组织为重建生物的演化历史提供了不可替代的重要信息。然而在一般的印痕化石中，内部软体组织极为罕见。即使偶有保存，也通常表现为被压扁的痕迹，立体信息几乎完全丢失。
琥珀作为一种特异埋藏化石，具有远高于印痕化石的保存潜力。此前研究者已从新生代波罗的海琥珀、多米尼加琥珀、瓦兹琥珀中的多种昆虫化石中识别出肌肉组织。但在年代更为久远的白垩纪中期缅甸琥珀中，昆虫肌肉仅有过一次报道，发现于一种膜翅目昆虫中。
为此，中国科学院南京地质古生物研究所的科研助理李言达、蔡晨阳研究员等人对缅甸琥珀中的原鞘亚目甲虫开展了一系列形态解剖学和分类系统学研究（Li et al., 2020a,b, 2021a,b）。近日，在对灭绝的副齿边眼甲属（Paraodontomma Yamamoto, 2017）一新种的研究中，发现了甲虫体内原位立体保存的肌肉。该项研究成果已于2021年6月4日在线发表于国际动物学期刊Papéis Avulsos de Zoologia上。
研究采用了荧光、激光共聚焦成像等方法对新种薄脊副齿边眼甲（Paraodontomma leptocristatum Li, Yamamoto & Cai, 2021）及前人报道的同属物种进行观察，获得细致的外部形态机构信息。研究发现该副齿边眼甲属的鞘翅缘折不具翅室，可能不属于网眼甲族（Brochocoleini）。该属的不同种类的鞘翅均具有横脊，同时鞘翅上还具有一种近圆形小鳞片，此前未在其他眼甲科物种中报道过，可能是该属的自有衍征。
通过显微CT扫描，揭示了薄脊副齿边眼甲标本保存较好的内部软组织结构，其中后胸部分的肌肉保存最为完好。在显微CT下，缅甸琥珀中的昆虫标本通常表现为一个空腔或一个同质的高吸收度实体，内部结构的保存非常罕见。这些肌肉没有表现出明显的皱缩，可能表明其保存时经历了快速的干尸化过程。本次肌肉的发现还进一步证明了缅甸琥珀潜在的埋藏学价值。
本项研究由中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金委和科技部第二次青藏高原综合科学考察研究共同资助。
论文信息：
Li, Y.-D., Yamamoto, S., Huang, D., Cai, C.*, 2020a. A miniaturized ommatid beetle in mid-Cretaceous Burmese amber (Coleoptera: Archostemata: Ommatidae). Papéis Avulsos de Zoologia 60, e20206063. https://doi.org/10.11606/1807-0205/2020.60.63
Li, Y.-D., Tihelka, E., Yamamoto, S., Huang, D., Cai, C.*, 2020b. A close affinity of the enigmatic genus Stegocoleus with Lepidomma revealed by new fossil evidence (Coleoptera: Archostemata: Ommatidae). Palaeoentomology 3(6), 632–640. https://doi.org/10.11646/palaeoentomology.3.6.15
Li, Y.-D., Huang, D., Cai, C.*, 2021a. Revisiting the morphology and systematic placement of the enigmatic Cretaceous ommatid beetle Bukhkalius lindae (Coleoptera: Archostemata: Ommatidae). Papéis Avulsos de Zoologia 61, e20216128. https://doi.org/10.11606/1807-0205/2021.61.53
Li, Y.-D., Yamamoto, S., Huang, D., Cai, C.*, 2021b. New species of Paraodontomma from mid-Cretaceous Burmese amber with muscle tissue preservation (Coleoptera: Archostemata: Ommatidae). Papéis Avulsos de Zoologia 61, e20216153. https://doi.org/10.11606/1807-0205/2021.61.53
薄脊副齿边眼甲（Paraodontomma leptocristatum）的整体形态，普通反射光
薄脊副齿边眼甲（Paraodontomma leptocristatum）的形态细节，激光共聚焦显微图像
薄脊副齿边眼甲（Paraodontomma leptocristatum）的显微CT切面，示立体保存的肌肉组织212021-06 -
青藏科考发现埃迪卡拉生物群化石2020年7月，南京古生物所早期生命研究团队与北京大学、成都理工大学的科研人员合作，在对青藏高原柴达木盆地开展野外科学考察的过程中，首次在柴达木板块北缘的全吉山地区发现了典型的埃迪卡拉生物群化石。这是继湖北三峡地区之后，在中国发现的第二个埃迪卡拉生物群化石产地；也是迄今为止在青藏高原发现的最古老的化石生物群。
青藏高原是中国科学院南京地质古生物研究所的重点研究地区之一。长期以来，南京古生物所科研人员在青藏高原古生物学、地层学和古地理学研究，以及探讨高原隆升过程等方面都做出了重要贡献。近年来，以现代古生物学和地层学国家重点实验室中青年科学家为主的地层古生物研究团队，正在执行我国第二次青藏的科考任务。
2020年7月，南京古生物所早期生命研究团队与北京大学、成都理工大学的科研人员合作，在对青藏高原柴达木盆地开展野外科学考察的过程中，首次在柴达木板块北缘的全吉山地区发现了典型的埃迪卡拉生物群化石。这是继湖北三峡地区之后，在中国发现的第二个埃迪卡拉生物群化石产地；也是迄今为止在青藏高原发现的最古老的化石生物群。相关成果于2021年6月14日在线发表于国际知名地学类综合性期刊《地质学》（Geology）。
联合考察队伍在全吉山
埃迪卡拉生物群生活在距今约5.75~5.39亿年前的埃迪卡拉纪晚期，是寒武纪生命大爆发前夕全球分布范围最广的复杂生物群。埃迪卡拉生物群包括多种类型的宏体软躯体生物，它们不仅对理解早期动物演化具有重要意义，其不同的化石组合也是埃迪卡拉纪晚期地层划分与对比的标志。同时，对全吉山地区元古宙地层序列的综合分析对比，可为探讨柴达木板块和华北板块在前寒武纪末期的古地理关系及当时全球古地理格局提供重要证据。
全吉山剖面野外照片，其中全吉山生物群产于皱节山组紫红色砂岩底部
全吉山地区位于柴达木板块北缘的欧龙布鲁克微陆块。全吉群在该区域发育良好，与下伏古元古代达肯大坂群变质岩和上覆寒武纪小高炉群均为不整合接触。全吉群上部地层由老到新依次为红藻山组、黑土坡组、红铁沟组和皱节山组。其中红铁沟组为冰川发育时期沉积的冰碛岩。联合考察队伍在全吉山剖面皱节山组发现大量宏体化石，将该化石组合命名为全吉山生物群。
本次在皱节山组新发现的埃迪卡拉化石以恰尼虫（Charnia）为代表。恰尼虫是埃迪卡拉纪晚期固着生长于海底的叶状体生物，也是埃迪卡拉生物群中最为典型的化石之一。其最早出现于距今约5.74-5.6亿年的阿瓦隆组合，最晚出现于距今约5.5-5.4亿年的纳玛组合。虽然埃迪卡拉生物群的亲缘关系尚存争议，但最近的研究证据表明，至少它们中的一部分可能是后生动物的祖先，和现生的动物门类存在联系，其中就包括恰尼虫。
全吉山生物群的代表性埃迪卡拉化石恰尼虫（A-C）和陕西迹（E-G）
此外，皱节山组产出数量更为丰富的陕西迹（Shaanxilithes）化石。陕西迹是一种具有密集排列横纹的条带状化石。陕西迹普遍发现在距今5.5~5.39亿年的地层中，包括华南、华北、印度、西伯利亚以及纳米比亚，是一种埃迪卡拉纪末期潜在的标准化石分子。
恰尼虫和陕西迹在皱节山组的共同出现，说明皱节山组的沉积时代很可能为距今5.5-5.39亿年前。在全吉山地区，皱节山组底部盖帽白云岩和下伏红铁沟组冰碛岩呈连续沉积，其间没有发生沉积间断，表明红铁沟组冰期沉积发生的时间是埃迪卡拉纪晚期，且很可能晚于约5.8亿年前的噶斯奇厄斯（Gaskiers）冰期（新元古代最后一次冰期）。
柴达木板块全吉群上部与华北地台西缘和南缘的新元古代地层非常相似。在宁夏贺兰山地区，新元古代地层由正目观组（冰碛岩）和兔儿坑组（粉砂质板岩）组成；在豫西地区，新元古代地层则由罗圈组（冰碛岩）和东坡组（粉砂岩）组成。它们与全吉群上部的红铁沟组（冰碛岩）和皱节山组（细砂岩）组合非常相似，并且在碎屑岩地层中都产出陕西迹化石。同时，在上述地区，冰碛岩和碎屑岩地层的组合与上覆寒武纪和下伏古-中元古代地层均呈不整合接触。
柴达木盆地全吉山、华北板块西缘贺兰山及南缘豫西地区代表性剖面地层对比关系
这些相似性表明，柴达木板块在埃迪卡拉纪晚期可能位于华北板块附近，华北板块的正目观组和罗圈组冰碛岩也代表了晚于噶斯奇厄斯冰期的冰川沉积。在新元古代雪球地球时期，冰川在全球范围内广泛发育，而显生宙的冰期，如晚奥陶纪冰期和石炭纪-二叠纪冰期，冰川仅在中-高纬度地区出现，这一模式可能在埃迪卡拉纪晚期已经开始。华北板块和柴达木板块埃迪卡拉纪晚期冰川的发育，表明该时期这两个板块很可能处于中-高纬度地区，而非此前认为的低纬度地区。
埃迪卡拉纪末期（5.5亿年前）柴达木板块与华北板块在全球古地理中的位置
本研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究“新元古代-古生代重要转折期生物多样性变化及其演化”专题、中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金委员会、国家科技部、中国科学院青年创新促进会等项目的联合资助。
论文信息：Pang K*, Wu C, Sun Y, Ouyang Q, Yuan X, Shen B, Lang X, Wang R, Chen Z*, Zhou C*, 2021. New Ediacara-type fossils and late Ediacaran stratigraphy from the northern Qaidam Basin (China): paleogeographic implications. Geology, 49, https://doi.org/10.1130/G48842.1182021-06 -
《地球上消失的生命：生命历史上的大灭绝》 正式出版
由中国科学院南京地质古生物研究所孟凡巍副研究员与方艳高级工程师翻译的美国科普作家Jon Erickson的《地球上消失的生命：生命历史上的大灭绝》（Lost Creatures of the Earth: Mass Extinction in the history of life）一书，于2021年4月由科学出版社正式出版。
地质历史的长河中，出现过许多光怪陆离的生物，它们或昙花一现，或繁衍至今。这些幸存下来的生物组成了如今我们熟知的自然界。而通过过去沉积岩石的年龄，可以识别出这些生物化石出现的先后顺序。
从生命起源到人类演化，从深邃深海到遥远星空，图书系统介绍了各个地质时代中出现的主要化石类型和对生命的探索历程，内容专业而详尽。译本后附有各种地质术语的解释及英文对照。该书可以作为地层学与古生物等地质学相关专业本科生、从业工作者的参考手册，亦可作为青少年爱好者的高级科普读物。
该图书得到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的支持。
书籍出版信息：美国Jon Erickson著，孟凡巍、方艳 译， 2021年4月出版， 《地球上消失的生命：生命历史上的大灭绝》，科学出版社， ISBN：978-7-03-063998-1
152021-06 -
四川盐边志留纪牙形类动物群研究新进展
牙形类是志留系研究中的重要门类之一，在生物宏演化和生物地层等研究中起到重要作用。华南志留系牙形类研究过去多集中于兰多维列统（Pterospathodus eopennatus带之下）、罗德洛统上部和普利道利统，而对于兰多维列统上部和温洛克统的牙形类的研究却相对薄弱，生物地层划分和对比的精度也有待提高。
此外，近三十年来，志留纪生物事件研究取得重要进展，已识别出多个生物灭绝以及环境事件，例如Ireviken、Mulde和Lau等事件，其中发生于志留纪温洛克世早期的Ireviken事件被认为重创了牙形类动物群。然而，该事件的研究主要是基于波罗的卡地区的材料来展开的，尚欠缺其他地区的证据。因此，华南兰多维列统和温洛克统牙形类的研究不仅是志留系国际标准生物地层建立过程中不可或缺的一步，还对深入理解牙形类宏演化过程具有重要意义。
我国四川盐边的稗子田剖面长期以来被认为是华南志留系兰多维列统至罗德洛统中上部发育最完整的剖面。该剖面出露良好，有较好的工作基础条件，是研究华南志留纪早中期牙形类最理想的剖面之一。但是，长期以来，前人对这个剖面的牙形类仅开展了生物地层学研究，可整体牙形类动物群面貌并不是很清楚，缺乏系统的研究报道。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士生闫冠州在吴荣昌研究员的指导下，对盐边稗子田志留系兰多维列统和温洛克统地层进行了详细的牙形类样品采集，力图通过系统研究，全面揭示兰多维列世晚期至温洛克世的牙形类动物群面貌，构建高精度的牙形类生物地层框架，并实例分析牙形类历经志留纪温洛克早期Ireviken事件的表现型式。相关研究成果于近期在线发表在Papers in Palaeontology上。
经实验室分析，在盐边稗子田志留系下稗子田组和上稗子田组共挑选产出32000余枚牙形类，通过精深的系统古生物学研究，鉴定出17属50种，并建立一新种Apsidognathus yanbianensis sp. nov.。其中生物地层学中重要的牙形类Aulacognathus chapini、Kockelella amsdeni、Kockelella ranuliformis、Kockelella walliseri和Pseudooneotodus linguicornis等为华南首次报道。基于牙形类各个属种的产出情况，识别6个牙形类化石带，自下而上依次为：Pterospathodus eopennatus带、Pt. amorphognathoides angulatus延限带、Pt. a. amorphognathoides超带、Kockelella ranuliformis带、Kockelella walliseri延限带和Kockelella patula延限带，并与北美、波罗的卡和澳大利亚等地区进行了细致的对比。
本次研究还运用定量统计方法，系统分析了稗子田剖面牙形类多样性演变和动物群转换事件，识别出特列奇阶Pterospathodus amorphognathoides amorphognathoides超带下部的牙形类多样性峰值和华南Ireviken生物事件的发生层位以及牙形类动物群转换型式。此外，根据丰富的标本产出，对比了特列奇阶关键带化石Pterospathodus的种（或亚种）在华南、北美和波罗的地区地层延限，提出生态特征差异可能是Pterospathodus的种或亚种在不同地区延限不同的原因。
本研究得到中国科学院先导专项B类和国家自然科学基金的资助。
论文相关信息：Yan, G.Z. & Wu, R.C. 2021. Silurian (late Llandovery – Wenlock) conodont fauna and biostratigraphy from the Yanbian area of Sichuan Province, south‐west China. Papers in Palaeontology, 1-32, https://doi.org/10.1002/spp2.1364
四川盐边稗子田剖面牙形类产出
稗子田剖面牙形类多样性演变和动物群转换型式
图示稗子田剖面部分牙形类化石
312021-05 -
碳同位素地层学与生物地层学识别华北地台寒武系SPICE事件
华南寒武系主要由斜坡相沉积碎屑岩地层构成，三叶虫化石多为全球性分布的球接子类化石，便于进行全球对比。华南地区已经建立了新的寒武系年代地层框架，全球寒武纪地层划分框架也在该基础上形成。而华北寒武系主要由浅水台地相沉积碳酸盐岩地层构成，三叶虫化石多为地方性分子（区域性化石）。由于华北缺乏生物地层标志化石，加之华南、华北两个板块分属不同的沉积环境，导致两个不同相区的地层精确划分和对比长期以来存在较多困难。
碳同位素地层学对碳酸盐岩相区能够进行精确的全球地层对比。因此，通过碳酸盐岩的碳同位素地层学，结合浅水台地相的生物地层学，可以对两个不同相区生物地层/年代地层进行精确划分和对比。
依托于现代古生物学和地层学国家重点实验室开放课题，中国科学院南京地质古生物研究所孟凡巍副研究员、袁金良研究员以及美国密苏里大学Schiffbauer J D副教授等人，与临沂大学任咣营教授（特聘）进行合作，对华北地区晚寒武世的十几个剖面开展地质调查，采集了大量的化石和岩石标本。在生物地层学、岩石地层学、年代地层学和地球化学等综合研究基础上，通过对高分辨率的碳同位素地层研究，在华北地区识别出苗岭统和芙蓉统界线之间的SPICE（Steptoean Positive Carbon Isotope Excursion）事件。研究成果已在线发表于知名国际地层学与古生物学期刊Lethaia上。
研究发现，碳同位素正漂移记录比山东已知的δ13C漂移剖面更加完整，该曲线反映了本地区古环境/海平面的区域性变化以及与全球性变化的异同，进而解释了九龙山剖面崮山和炒米店组属于浅水台地古环境；但该剖面所代表的古环境海水较深于山东其他地区。在九龙山剖面界线层上研究人员还发现了光滑小凤凰虫Fenghuangella laevis Park and Choi, 2011，这在我国属首次发现，该化石的发现为苗岭统和芙蓉统界线的划分和对比提供了有力证据；同时，在华北地台崮山组（古丈期）初次建立了以“种”的首现（FAD，the First Appearance Datum）为标准的化石带；解决了华北台地相与华南斜坡相地层苗岭统和芙蓉统界线之间的对比难题。
本研究得到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）的资助。
论文相关信息：Ren, G., Meng, F., Pulsipher, M. A., Schiffbauer, J. D., Yuan, J., Zhao, Y., Guo, Y., Gao,J., & Chang, C., 2021. A contiguous record of the SPICE event, sea level change and the first appearance of Fenghuangella laevis in Shandong Province, North China. Lethaia, https://doi.org/10.1111/let.12425.
图1. 华北九龙山剖面的岩石地层、生物地层和化学地层柱状图
图2. 华北九龙山和白家山剖面发现的光滑小凤凰虫化石标本
图3. 九龙山剖面中的SPICE事件-生物带与山东、辽宁等剖面的对比图
图4. 华北九龙山剖面与劳伦古大陆的SPICE事件的剖面对比图
282021-05 -
内蒙古新化石为被子植物起源之谜提供关键证据被子植物（有花植物）是植物界最进化、种类最丰富的植物大类群，在现今陆地生态系统中占据主导地位。被子植物的起源和早期演化一直都是演化生物学中最重要的科学问题之一。
被子植物（有花植物）是植物界最进化、种类最丰富的植物大类群，在现今陆地生态系统中占据主导地位。被子植物的起源和早期演化一直都是演化生物学中最重要的科学问题之一。而被子植物化石在1亿多年前的白垩纪地层中突然大量出现，似乎与进化论的观点“生物演化是渐进的”相悖，达尔文对此感到困惑不解，称之为“讨厌之谜”。
近日，南京古生物所史恭乐研究员领衔的由中、美两国科学家组成的国际团队，在我国内蒙古发现了一个特异埋藏的早白垩世植物化石群，通过对其中保存精美的硅化植物标本的研究并结合谱系发育分析，发现被子植物的祖先类群早在距今约2.5亿年前就已经出现。相关研究进展于2021年5月26日在英国《自然》（Nature）杂志在线发表。
分子谱系学重建的种子植物系统发育认为，现生裸子植物和被子植物是远亲。所以，回答被子植物起源的问题，需要在绝灭化石类群中寻找被子植物的近亲。
本次在内蒙古发现的硅化植物化石，不仅完整的保存了植物器官的三维形态，还保存了植物体组织和细胞的细节信息。通过重建化石植物的三维外观形态和内部解剖结构，发现其中已绝灭的一类种子植物——盔籽，具有类似被子植物原始类群外珠被的结构——包裹种子的弯曲壳斗。裸子植物的种子仅有一层珠被，而被子植物的种子则具有两层珠被，这被认为是被子植物区别于裸子植物最重要的特征之一。
基于已发表的种子植物形态数据矩阵和本次研究的新认识，研究团队重新构建了一个包括31个分类群和83个性状的形态数据矩阵，通过不同方法的谱系发育分析均显示，包括盔籽植物、开通植物等在内的，具有相似弯曲壳斗的绝灭种子植物是被子植物的近亲，并很可能包括了被子植物的直接祖先。这一大类绝灭种子植物的化石可追溯至晚二叠世，表明被子植物的祖先类群早在距今约2.5亿年前就已经出现，并不是在白垩纪突然出现的。
相关研究是中国古植物学对被子植物演化理论认识的重要突破，为理解被子植物白垩纪之前的演化提供了关键证据，部分程度上回答了达尔文的“讨厌之谜”。
研究得到了中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金和美国国家科学基金等项目的支持。
相关论文信息：Gongle Shi, Fabiany Herrera, Patrick S. Herendeen, Elizabeth G. Clark, Peter R. Crane. (2021) Mesozoic cupules and the origin of the angiosperm second integument. NATURE. https://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03598-w.
内蒙古霍林河盆地早白垩世硅化植物化石剖面
内蒙古早白垩世硅化的盔籽植物解剖结构
利用分割显微断层扫描数据三维重建的内蒙古早白垩世盔籽植物
272021-05 -
西藏雅鲁藏布江缝合带西段放射虫研究新进展放射虫(Radiolarian)是一类单细胞的海洋原生生物，营浮游生活，一般具有结构精致的硅质骨架。其种类繁多，演化迅速，分布广泛，从寒武纪到现代一直都是具有重要生物地层学意义的化石门类，尤其是在确定深海相地层的时代及其古地理环境方面能够起到独特作用，同时在解决板块缝合带中复杂的蛇绿岩套的时代与形成环境等问题上也发挥着关键作用。
放射虫(Radiolarian)是一类单细胞的海洋原生生物，营浮游生活，一般具有结构精致的硅质骨架。其种类繁多，演化迅速，分布广泛，从寒武纪到现代一直都是具有重要生物地层学意义的化石门类，尤其是在确定深海相地层的时代及其古地理环境方面能够起到独特作用，同时在解决板块缝合带中复杂的蛇绿岩套的时代与形成环境等问题上也发挥着关键作用。
雅鲁藏布江缝合带是欧亚板块与印度板块碰撞的标志，残留了一些已消失的新特提斯洋的地质记录，是研究新特提斯洋演化和青藏高原隆升过程的热点地区。根据其中蛇绿岩的地域展布特征，该缝合带从东至西大致可划分为三段，即东段（曲水至墨脱段）、中段（昂仁至仁布段）和西段（萨嘎以西至中印边境段）。由于受自然环境和交通条件的限制，以往大多数放射虫研究主要集中于雅鲁藏布江缝合带的中、东段地区，而西段的研究则相对匮乏。
近年来，中国科学院南京地质古生物研究所罗辉研究员课题组对雅鲁藏布江缝合带西段的放射虫化石开展了一系列系统研究，在缝合带内的混杂岩中采获了一些保存精美的侏罗-白垩纪放射虫化石。近期，课题组博士研究生崔肖辉等与澳大利亚昆士兰大学的Jonathan C. Aitchison教授合作，系统报道了普兰地区姜叶玛剖面层状硅质岩中发现的早白垩世欧特里夫期至晚巴雷姆期放射虫化石。该研究成果已发表在国际地学研究期刊《白垩纪研究》（Cretaceous Research）上。
研究人员从中识别出2个放射虫化石带（Cecrops septemporatus zone和Aurisaturnalis carinatus zone）和2个亚带（Aurisaturnalis carinatus carinatus subzone和Aurisaturnalis carinatus perforatus subzone），并与西特提斯及日本等地同期放射虫化石带进行了详细对比，补充完善了雅鲁藏布江缝合带西段早白垩世放射虫生物地层格架，为已俯冲至欧亚板块之下的新特提斯洋壳提供了可靠的时代约束。同时，地球化学数据显示，地层凝灰岩的SiO2含量在79.84%到94.65%之间，平均为89.39%。依据硅质岩岩石地球化学特征，还进一步阐明了姜叶玛剖面含放射虫硅质岩可能形成于靠近大陆边缘的深水盆地环境。这说明，印度板块和欧亚板块之间的新特提斯洋深水相沉积可以从中三叠世一直持续到早白垩世晚巴雷姆期，它们记录了新特提斯洋相对完整的演变历史。
相关研究得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项（B类）和科技部第二次青藏高原综合科学考察研究的共同资助。
论文相关信息： Cui X.H., Luo H., Aitchison J.C., Li X., Fang P.Y., 2021. Early Cretaceous radiolarians and chert geochemistry from western Yarlung Tsangpo suture zone in Jiangyema section, Purang county, SW Tibet. Cretaceous Research 125, 104840. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2021.104840.
图1. 西藏雅鲁藏布江缝合带普兰地区地质简图
图2 早白垩世放射虫化石组合(带)对比表
图3. 姜叶玛剖面早白垩世放射虫化石
图4. 姜叶玛剖面早白垩世放射虫化石
242021-05 -
种子植物的辐射可能是触发晚古生代冰期直接原因晚古生代大冰期发生了显生宙以来持续时间最长、规模最大的成冰事件，这次冰期导致全球古海洋、古气候、古生态发生显著变化，是地球气候环境演化历史上的关键转折期。
晚古生代大冰期发生了显生宙以来持续时间最长、规模最大的成冰事件，这次冰期导致全球古海洋、古气候、古生态发生显著变化，是地球气候环境演化历史上的关键转折期。这次冰期的序幕可以追溯到石炭纪最早期（距今3.55亿年左右），全球气候急剧变冷并伴随显著的碳循环波动 (杜内中期碳同位素正漂移事件，TICE)，是晚古生代全球气候由“温室”到“冰室”转换的冰期正式开始的重要标志性事件。一直以来，维管植物特别是种子植物的登陆和大规模繁盛被认为是触发全球变冷和晚古生代冰期成冰事件的重要原因之一，但长期缺乏证据揭示它们之间的直接因果联系。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所青年科学家陈波、陈吉涛、郄文昆、黄璞等人与来自南京大学、厦门大学以及英、德、美等国的国内外同行合作，对石炭纪杜内期这一关键时期的古海洋环境变化及其与种子植物的演化关系进行了详细研究。系统地揭示出陆地生态系统演变是如何通过影响地表生物地球化学循环而最终导致全球气候变化的全过程。相关研究成果于5月1日在线发表于国际地学知名期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）。
通过对华南和越南等地5条早石炭亚纪剖面开展详细的碳、锶、氧同位素分析（分别指示碳循环、大陆风化和古温度变化），同时系统地梳理了晚泥盆世-早石炭亚纪早期全球种子植物属一级多样性及其地理分布变化，研究者发现海水的锶同位素比值在杜内期中期开始下降，并伴随着碳酸盐碳同位素值和牙形刺氧同位素值的增加（图1）。这三个同位素体系的耦合变化正对应于种子植物早期演化阶段中最重要的一次辐射事件（图2）。此次事件中，种子植物以多样性的快速增加和分布范围的显著扩张为特征。
本次研究表明：早石炭亚纪杜内期种子植物的辐射和扩张导致硅酸盐尤其是玄武质硅酸盐风化的增加（87Sr/86Sr值下降），使得磷等陆源营养物质大规模输入到海洋中，从而促进全球海洋生产力的提升和有机碳埋藏量的增加（δ13Ccarb值升高）；而硅酸盐风化和有机碳的埋葬会大量地消耗大气中的二氧化碳，最终导致气候的变冷（δ18Oapatite值升高）和全球气候由“温室”向“冰室”期的转换。研究结果对我们进一步理解陆地生态系统的兴起及其在塑造全球气候中所扮演的角色有重要意义。
本次研究中碳酸盐碳同位素、牙形刺氧同位素分析工作在南京古生物所实验技术中心稳定同位素实验室完成，感谢刘静高工在碳同位素分析上给予的帮助和谭超工程师在图画绘制上提供的支持。
该研究受中国科学院先导战略专项B类项目和国家自然科学基金委项目共同资助。
论文相关信息：Bo Chen*, Jitao Chen, Wenkun Qie, Pu Huang, Tianchen He, Michael M. Joachimskic, Marcel Regelous, Philip A.E. Pogge von Strandmannd, Jiangsi Liu Xiangdong Wang, Isabel P. Montanez, Thomas J. Algeo. (2021). Was climatic cooling during the earliest Carboniferous driven by expansion of seed plants? Earth and Planetary Science Letters Volume 565, 116953. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116953.
图1.早石炭亚纪杜内期碳、氧、锶同位素变化与种子植物演化之间的关系
图2.晚泥盆世-早石炭亚纪种子植物属级多样性和分布范围变化
122021-05