科研进展
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拉萨地块中二叠世特色有孔虫组合为古地理重建提供依据
青藏高原复杂的古地理演化一直是众多学科研究的焦点。青藏高原整体是由众多地块在不同时期逐渐拼合而成，其中拉萨地块的古地理演化长期备受争议。了解青藏高原上特色的古生物地理对于二叠纪时期古地理重建具有重要的指示意义。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队张以春研究员课题组对拉萨地块中部扎布耶茶卡湖北面中二叠统地层中的有孔虫动物群开展了系统研究。该研究在线发表于《三古》（Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology）期刊上。
研究发现该有孔虫动物群中含有重要的Shanita-Hemigordiopsis组合。该生物组合最早是在上世纪70年代的缅甸发现，但其时代一直无精确约束，一般都认为是中晚二叠世。本研究中发现了与其伴生的Kahlerina、Neoschwagerina等类，这些的时代明显为中二叠世。
另外，科研人员对Shanita-Hemigordiopsis生物组合在全球的分布进行了详细地分析研究，证实了该组合只分布于基墨里陆块和部分冈瓦纳大陆北缘。这种特殊的古地理分布很难单纯地用古生物地理的纬向差异来解释。通过结合Shanita的演化、生长环境及其他方面的证据，研究提出了控制Shanita-Hemigordiopsis组合分布的主要因素是洋流，沿新特提斯洋的洋流对Shanita-Hemigordiopsis的扩散起到了关键性作用。该模式也进一步证明了新特提斯洋在中二叠时期就已经打开。
该研究受国家自然科学基金委重大研究计划重点项目、科技部第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院先导战略专项B类项目共同资助。
论文相关信息：Ju Q., Zhang Y.C., Qiao F., Xu H.P., 2021. A Middle Permian assemblage of smaller foraminifera (Shanita-Hemigordiopsis assemblage) from the central Lhasa Block and its paleobiogeographic implications. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 572, 110417. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2021.110417.
Shanita, Hemigordiopsis等有孔虫
Shanita-Hemigordiopsis组合的分布图
062021-05 -
漳浦生物群：新生代最丰富的热带雨林化石库
中中新世气候适宜期（Middle Miocene Climatic Optimum），出现于1700~1400万年前的中新世中期，是地质历史时期一次强烈的增温事件。当时大气二氧化碳含量显著高于现今水平，全球年均温较现今高3~7℃，这与目前预测2100年的气候环境存在很大的相似性。因此，了解该适宜期的气候和生物群的变化过程，对预测全球变暖背景下未来气候和生物群的变化具有重要意义，并可以帮助人类更高效地应对未来面临的环境危机。过去是了解未来环境变化的钥匙，而化石无疑是其中最重要的一把钥匙。尽管已经发现了许多中新世中期的化石类群，但我们对该时期热带生物群的了解仍旧非常有限。
中国科学院南京地质古生物研究所王博研究员和史恭乐研究员带领的团队于2010年在福建东南沿海漳浦县佛昙群地层首次发现了漳浦生物群，其地质时代（约1470万年前）恰处于中中新世气候适宜期的晚期。近十年来，王博和史恭乐领导的由多个学科的30位研究人员组成的联合团队，对该生物群的多样性、古生态和古气候意义开展了详细研究。研究结果表明漳浦生物群是一个物种极其丰富的热带季雨林化石库，其中漳浦琥珀生物群是世界四大琥珀生物群之一。该研究为我们了解现代亚洲热带雨林生态系统的演化及其如何响应未来气候变暖提供了参考。相关研究于2021年4月30日在线发表于《科学进展》(Science Advances)。
本研究取得的主要进展和意义如下：
1. 漳浦生物群是一个多样性极高的中新世热带季雨林化石库。研究团队历经10年持续的野外采集工作，获得了25000余枚含虫琥珀和逾5000块植物压型/印痕化石标本。其中，植物叶化石包括蕨类2种，单子叶植物3种，双子叶植物78种；此外还有20余种果实和种子化石。古植物群中多样性最高、化石标本最丰富的类群包括龙脑香科、豆科、樟科和藤黄科。植物化石中其它泛热带分布的科还有番荔枝科、漆树科、橄榄科、大戟科、野牡丹科、桑科、肉豆蔻科和桃金娘科。这些科的植物都是现今东南亚热带雨林的优势类群。
漳浦琥珀来自龙脑香科植物，含有大量的动、植物化石。目前，琥珀中已发现节肢动物（包括昆虫）超过250科；多足纲有马陆、蜈蚣等，蛛形纲有丰富的螨、蜱、蜘蛛、盲蛛和拟蝎。琥珀中昆虫最为丰富，包括至少20目200科；其中最常见的是双翅目，约占总数的55%；其次为膜翅目（各种蜂和蚂蚁）；再次为鞘翅目（甲虫）以及半翅目（蚜虫、蝉、蝽等）。此外，琥珀中还包含有大量羽毛、植物、腹足类和微生物化石。基于已发现的动、植物化石种类，漳浦生物群已成为世界上物种最丰富的新生代热带雨林化石库。
2. 漳浦琥珀保存了大量的动、植物化石，是世界四大琥珀生物群之一。漳浦琥珀生物群是近百年来新发现的最丰富的琥珀生物群。从节肢动物多样性看，漳浦琥珀生物群以250个科居于多样性第三位，低于缅甸克钦琥珀生物群（白垩纪中期，约1亿年前；近600个科）和波罗的海琥珀生物群（始新世，约4800~3400万年前；近600个科），但高于多米尼加琥珀生物群（中新世中期，约2000~1500万年前；约200科）。与其他大部分琥珀不同，漳浦琥珀有精确的地质年龄和古气候数据，可以清晰地了解该琥珀生物群的环境背景。更重要的是，漳浦琥珀生物群也是最丰富的来自科研采集（非商业开采）的琥珀生物群，保留了初始的古生态和埋藏学信息，为其他琥珀生物群的古生态恢复和埋藏学偏差矫正提供了珍贵的对比数据。
我国是化石资源极其丰富的大国。但琥珀（特别是虫珀）作为一种特殊化石，在我国发现很少，广为人知的只有抚顺一个琥珀丰富的产地。在自己的国土上发现世界顶级的琥珀生物群是每一个古昆虫学者的愿望。自从1931年秉志先生首次开展中国琥珀研究，历经数代中国古昆虫学者的努力，在90年后终于实现了此愿望。南古所琥珀研究团队于2014年报道了抚顺琥珀生物群的面貌和组成（Current Biology，2014），使其成为世界上种类最丰富的琥珀生物群之一。该团队还于2018年首次报道了白垩纪晚期缅甸提林琥珀生物群的面貌特征（Nature Communications，2018）。漳浦琥珀生物群是该团队领导完成的第三个经过多学科、系统性研究的琥珀生物群。该发现也彰显了我国是一个琥珀资源富饶的国家。
3. 中新世中期，热带季雨林曾分布至福建南部（北回归线以北）。植物群的区系组成和叶相组成都显示漳浦中中新世植物群代表一个热带季雨林，其叶相组成最类似于现今泰国中部，印度中部和恒河三角洲的植被。植物化石叶相古气候分析显示，漳浦地区中中新世处于热带北缘，年均温22.5 ± 2.4 °C，夏季均温27.1 ± 2.9 °C，冬季均温17.2 ± 3.6 °C，生长季约12个月，生长季降水1929 ± 643 mm，春季是最干旱的季节。叶相分析定量重建的漳浦地区中中新世夏季气温比冬季高约10 °C，低于现今漳浦的气温季节性差异（约15 °C）。但中中新世漳浦地区降水的季节性差异和现今接近。
4. 中新世中期热带生物群的北迁可能强烈影响了东亚生物区系的形成。漳浦生物群含有大量典型的东南亚热带生物类群，例如部分有花植物、苔藓、蜗牛、蜘蛛以及许多蚂蚁、蜜蜂、蟋蟀、甲虫等昆虫目前只分布于东南亚热带雨林地区（甚至大洋洲北部）。在中中新世的温室效应背景下，漳浦地区冬季最低气温明显上升，减弱了冻死效应（winterkills），可能是热带生物群向北迁移的最重要的因素。热带生物群“北伐”运动带来了大量入侵种，并引起了当地生物链、生物地球化学循环和气候条件的变化，可能强烈影响了东亚原有的生物类群，进一步塑造了当今的东亚生物区系。
5. 研究结果支持了“热带雨林是生物多样性的博物馆”的观点。漳浦生物群中绝大部分节肢动物（特别是蚂蚁、蜜蜂、跳虫、蟋蟀、蚊类等）都是现生属，为各类群的分子系统学研究提供了很好的时间校正点。属级阶元的稳定性表明亚洲热带雨林生物群早在1500万年前就达到了现今的生态结构，显示了森林生态系统具有“点断平衡”的演化特征，并支持了“热带雨林是生物多样性的博物馆”的观点。
相关研究成果由中国科学院南京地质古生物研究所、中国科学院大学、中科院西双版纳热带植物园、中科院动物所、中山大学、中国农业大学、首都师范大学、临沂大学、曲阜师范大学、香港大学、英国开放大学、德国哥廷根大学、慕尼黑大学、森肯伯格自然历史博物馆、法国自然历史博物馆、雷恩大学、美国印第安纳大学香槟分校、美国自然历史博物馆、堪萨斯大学、波兰格但斯克大学、黎巴嫩大学组成的国际研究团队共同完成。
“十年磨一剑”，此项研究成果是团队所有人历时十年辛勤劳动和无私奉献的结晶。本研究是漳浦生物群的初步成果，着重展现漳浦生物群的总体面貌，但仍有大量化石需要详细鉴定（例如目前只鉴定了8000余枚虫珀）。研究团队将陆续对一些重要动、植物类群开展深入的分类学、系统发育学和古生态学研究。
该研究工作由中国科学院、科技部和国家自然科学基金委资助。福建省地质调查研究院和漳州滨海火山国家地质公园为本研究的开展提供了重要支持。南古所画师杨定华绘制了生态复原图。
化石爱好者朱利先生发现众多新的琥珀矿点并开展长期收集工作，磨制了2万余枚标本，为本次虫珀研究提供了重要支持。沈华柱先生为漳浦化石收集提供了大量支持。
相关论文：Wang Bo*, Shi Gongle*, Xu Chunpeng, Spicer R.A., Perrichot V., Schmidt A.R., Feldberg K., Heinrichs J., Chény C., Pang Hong, Liu Xingyue, Gao Taiping, Wang Zixi, ？lipiński A., Solórzano-Kraemer M.M., Heads S.W., Thomas M.J., Sadowski E.-M., Szwedo J., Azar D., Nel A., Liu Ye, Chen Jun, Zhang Qi, Zhang Qingqing, Luo Cihang, Yu Tingting, Zheng Daran, Zhang Haichun, Engel M.S. (2021) The mid-Miocene Zhangpu biota reveals an outstandingly rich rainforest biome in East Asia. Science Advances, 7: eabg0625. https://doi.org/10.1126/sciadv.abg0625.
图1：漳浦生物群产地的野外露头和各类化石。
图2：漳浦生物群的代表性植物化石。
图3：漳浦琥珀中代表性植物和动物。
图4：漳浦琥珀中代表性昆虫。
图5：漳浦琥珀中各类蚂蚁。
图6：漳浦生物群生态复原图。012021-05 -
山东胶莱盆地晚白垩世最晚期腹足动物群的发现
非海相腹足类化石是研究中生代陆相生物地层学和古生态学的重要化石门类之一。山东胶莱盆地是中、新生代环太平洋构造带上的典型陆相盆地，自上白垩统到古新统，其陆相地层发育良好，腹足类化石丰富，是研究该时期腹足动物群的理想地区。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所博士生俞婷婷在李莎副研究员、张海春研究员的指导下，与新西兰国家博物馆的Rodrigo B. Salvador博士、德国吉森大学的Thomas A. Neubauer博士及中国地质大学（北京）万晓樵教授合作，首次报道了山东胶莱盆地晚白垩世最晚期的腹足动物群。该研究为我们了解白垩纪最晚期腹足动物的演化过程以及胶莱盆地的古环境变迁提供了新证据。相关研究成果发表在学术期刊《白垩纪研究》（Cretaceous Research）上。
研究中的腹足类化石采自山东省胶州市北部的鲁科1井（山东白垩—古近系界线地层科学钻探岩心）。科研人员以居群为单位对腹足类化石壳体进行了测量，并通过种内形态变化分析和区分幼体、成体化石。通过鉴定，该胶莱盆地胶州组中坎潘期最晚期至马斯特里赫特期的腹足动物群包括：Truncatella jiaozhouensis Yu et al., 2021、?Pomatiopsidae gen. et sp. indet、?Hydrobia datangensis Yü, 1977、Valvata jiaolaiensis Yu et al., 2021和Physa sp.。其中，?Hydrobia datangensis还见于广东省南雄盆地上白垩统至古新统。
本次研究还报道了两个新种：胶州截螺Truncatella jiaozhouensis Yu et al., 2021和胶莱盘螺Valvata jiaolaiensis Yu et al., 2021。胶莱盆地中产出大量的Valvata，而现生的Valvata通常生活在河流或湖泊的底部，尤其是在水下植物茂盛的基底，这与我们在钻孔中发现Valvata与大量轮藻植物共生的现象一致。总之，通过腹足类化石和沉积相的分析皆表明了胶莱盆地当时是以浅湖沉积环境为主。
相关研究得到国家自然科学基金，中国地质调查局项目和中国科学院先导专项B类的共同资助。
相关论文信息：Yu, T. T, Salvador, R. B., Wang, H., Fang, Y. N., Neubauer, T. A., Li, S., Zhang, H. C., Wan, X. Q. (2021). A latest Cretaceous gastropod fauna from the Jiaolai Basin of East Asia. Cretaceous Research, 121, 104736. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2020.104736
图1 胶莱盆地胶州组腹足类和轮藻生物地层，轮藻生物带修改自Li et al., 2020
图2 胶莱盆地胶州组非海相腹足类化石
292021-04 -
解密显生宙碳酸盐岩难题：海绵还是微生物?
近年来，一类特殊的泥晶灰岩引起了越来越多地质同行的关注，并已成为重要的国际热点话题之一。长期以来，此类含有亮晶细管状构造的泥晶灰岩都被认为是生物潜穴（活动）或者微生物成因。但基于泥盆纪和三叠纪一些碳酸盐岩材料的三维重建表明，这些泥晶灰岩中的蠕虫状亮晶细管很可能代表了古代角质海绵化石部分结构的残余物。根据上述三维重建的结果，甚至仅根据微相二维特征，一些同行在一些典型的微生物岩中识别出大量角质海绵化石，但此类结构在不同环境及保存背景下的属性仍有待商榷。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所李越研究员、李启剑副研究员与英国布鲁内尔大学的Stephen Kershaw教授对四川-陕西交界的志留系宁强组生物礁展开了多次联合野外考察。在实验室运用大规模磨制抛光面，并有针对性地配合显微薄片的研究方法，揭示了宁强组礁灰岩中一系列类似“角质海绵”的显微结构(图1)。相关研究成果已在国际沉积地质学会(SEPM)主办的开放期刊Sedimentary Record上在线发表。
该显微结构常见由多个球粒联合而成的泥晶小团块，并且具有明显的层状结构。同时，宁强组礁体中此类泥晶团块中还含有亮晶细管状构造，常常保存在礁内的洞穴环境中。泥晶团块中亮晶细管状构造的二维形态虽然与角质海绵的纤维类似，但细管的直径大小却与现代石质海绵相近（图2）。然而，通过与第四纪生物礁中洞穴保存的含球粒填充物进行详细对比，表明宁强组生物礁的似“角质海绵”泥晶团块其实主要是微生物成因的泥晶碳酸盐岩，而局部类似海绵的结构仍需要进一步的证据以确认其生物属性。
此研究成果作为显生宙含亮晶细管状构造的泥晶灰岩的最新进展之一，为其生物属性的探讨提供了更多依据。同时，上述进展也进一步强调了三维重建的手段对这类特殊的泥晶灰岩研究的重要性：因二维的图像的局限性以及类似结构的多解性，缺乏三维重建的研究案例在一定程度上存在误导性。另外，此研究亦表明志留系宁强组生物礁虽然代表了在晚奥陶大灭绝之后，后生动物礁生态系统在华南复苏的高潮期，但在其洞穴环境中，钙质微生物仍旧发育，对礁体二级格架的构建起到了重要作用。
本项研究由中科院青促会项目、中国科学院先导专项B和国家自然科学基金委的共同资助。
论文相关信息：Stephen Kershaw, Qijian Li & Yue Li. 2021. Addressing a Phanerozoic carbonate facies conundrum—sponges or clotted micrite? Evidence from Early Silurian reefs, South China Block. Sedimentary Record. (DOI: 10.2110/sedred.2021.1.03)
插图 1．四川宣和宁强组礁灰岩。A. 不规则的生物礁洞穴的边缘（左下）中填充大量亮晶方解石及似“角质海绵”状结构；B-C. 似“角质海绵”状结构细节（黄色箭头显示洞穴与礁灰岩基质的边界），明显可见纹层状特征。
插图2.（A）球粒联合而成的泥晶小团块的显微照片（B）A中左上角黄色方框的放大细节，显示其左上圆形亮晶的部分可能为海绵的残余结构；（C）现代石质海绵网状骨针形态；（D）现代角质海绵的纤维形态。252021-04 -
6亿年前在海底沉积物中潜行的蓝细菌
化石资料显示，在距今6.35到5.39亿年前的埃迪卡拉纪海洋里，先后出现了许多形态独特的生物类型。它们包括多种不同形态的细菌，分类位置未定、身体周围长有不同形态的复杂装饰的大型疑源类，小至几十微米、大至数厘米的多细胞藻类，以及可能是动物早期祖先类型的生物。生物体的身体和各个发育阶段很难全都完整地保存为化石，有些仅保存了整体轮廓，有些保存了抗降解的细胞或组织结构，另一些则保存了它们与周围环境相互作用的证据。由于这个时期保存下来的化石结构较为简单，并且与后来显生宙出现的、或者我们熟悉的现代类型差别太大，难以推断它们的完整生理结构和生活方式。
在对埃迪卡拉纪硅化保存的微体化石开展的长期研究中，我们陆续从来自鄂西地区多个地点的陡山沱组地层中发现了一些奇特的管状结构（图1）。它们由数个到数十个不等的半月形小碟叠套组成，每个半月形小碟开口方向相同或相近，彼此侧壁延伸并叠覆，层层叠套形成或直或弯的管状。由于没有发现管体的始末两端，我们无法判断这些结构的全长，但可观察到的最长管体可超过一毫米，直径（也就是半月形碟的开口大小）则在数十至数百微米不等。这些结构本身由棕色的有机质组成，保存在由玉髓和微晶石英组成的燧石结核中。由于发现这些管状结构的岩石切片都是沿岩层层面方向切开的，它们中大部分可以认为是沿水平方向延伸的，即最初“平躺”在海底。与燧石结核中的其他化石类型相比，这些管状结构极其稀少，数量不及具刺疑源类的百分之一。这些结构的有机质成分，重复、对称、规律排列的形态，以及部分标本与围岩间的清晰边缘都说明它们不可能完全是非生物成因的，而应该属于某类化石。
实际上，早在上世纪七八十年代，古生物学家就从新元古代大冰期前（距今7.2亿年前）的地层中发现了具有同样形态特征的结构，命名为Polybessurus。它们在该时期的地层中全球广布，并与海底沉积环境的变化紧密相关。然而到了冰期结束后的埃迪卡拉纪，尽管海底沉积环境没有发生显著变化，其他需要同类埋藏条件的化石也已经非常丰富，但除了一个由于没有照片和形态描述而缺乏可信度的报道之外，没有可靠的Polybessurus化石记录。另一方面，在华南陡山沱组中也早有该类结构报道，只是当时笼统地将其称为“类似‘回填构造’的结构”，并未予以详细描述和讨论。经过对比各方面形态特征，我们认为在陡山沱组中发现的这类管状结构与新元古代大冰期前地层中的Polybessurus比较一致，即可以将陡山沱组中的化石也归类为形态属Polybessurus。
然而，形态结构的相似并不一定代表亲缘关系相近。这些冰期前和冰期后的Polybessurs代表了什么类型的生物，又是这类生物的哪一部分呢？这些问题很难回答，但通过形态对比，我们找到了几个可能的备选答案。
首先，最早注意到冰期前Polybessurus的学者Green 等（1987）经过与现代多种蓝细菌和藻类的对比，认为它们与一种可以形成胶质柄的球状蓝菌Cyanostylon sp.（图2a）最为相似，通过形成不断伸长的胶质柄托起顶端的球状细胞，避免被不断加积的沉积物掩埋。作为Cyanostylon属的一个未定种，关于Cyanostylon sp.的信息十分有限，但目前已知的Cyanostylon属蓝细菌，以及现代形成胶质柄的藻类（如红藻Chroothece、金藻Chrysotila等）都是气生类型，即生活在间歇性暴露于空气中的环境里。另外，向上生长以应对沉积物加积的胶质柄也不适合解释陡山沱组中Polybessurus水平延伸超过一毫米的特征。
除了以Cyanostylon为代表的可以形成胶质柄的气生蓝细菌和藻类，还有一些生物可以形成同样形态的结构，比如在岩石内钻孔生活的蓝细菌。其中营钻孔生活的Solentia是一类常见的岩石内蓝细菌，它们靠不断分泌胞外聚合物（EPS）推动自身在岩石内移动，而分泌出的EPS就形成叠套的新月形结构（图3）。并且这类蓝细菌在培养环境中也能形成同样的新月形结构，并不限于固结的岩石内部。然而，能够形成这类新月形结构的钻孔蓝细菌通常生活在潮间带和潮上带，且为了钻孔的需要，新月形结构的开口多数向下。而包括陡山沱组标本在内的很多Polybessurus来自潮下带环境，且新月形结构的开口水平或向上。因此，也很难把Polybessurus直接对应于现代钻孔生活的蓝细菌。
另一方面，首次在陡山沱组中发现此类结构的学者Awramik等（1985）曾将其视为一种微观尺度的“回填构造”（图4）。“回填构造”是动物在软沉积物中掘穴形成的遗迹，由单向堆叠的新月形结构组成，因此在结构上与Polybessurus也很相似。不同的是，回填构造是宏观尺度的沉积结构，由自主运动的动物造成，其中很多还具有消化功能；而在新元古代大冰期前以及沉积陡山沱组的埃迪卡拉纪早期，还没有任何确切的证据表明已存在可以自主运动的动物。另外，陡山沱组Polybessurus中一些新月形结构之间的穿插截断关系，也与遗迹的特征有所不同。
虽然上述三个备选答案各有一些特征与Polybessurus不符，但将它们综合起来，可以得到形成Polybessurus的生物可能具有的特征：它们很可能是类似Cyanostylon或Solentia那样的球状蓝细菌，生活在未固结的沉积物中，靠分泌EPS推动球状细胞移动，并在后方形成由新月形结构堆叠而成的Polybessurus。由于Polybessurus的形态变化范围较大，它可能代表了不止一种具有相似生活方式的生物。在尚无可自主运动的动物出现的埃迪卡拉纪早期，这类生物可能对改变沉积物的结构和微环境起到了不容忽视的作用。我们希望在未来的研究中发现更多与Polybessurus有关的结构特征，进一步讨论形成它们的生物类型、这些生物怎样改变了当时海底的沉积物结构和微环境，以及找到它们相对于其他化石如此稀少的原因。
相关成果已于近期在《远古世界》Palaeoworld上在线发表。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院B类先导专项和中科院青年创新促进会的支持。
论文相关信息：Ouyang, Q., Zhou, C.M., Pang, K., Chen, Z., 2021.Silicified Polybessurus from the Ediacaran Doushantuo Formation recordsmicrobial activities within marine sediments. Palaeoworld. in press. https://doi.org/10.1016/j.palwor.2021.03.001.
埃迪卡拉纪晚期海底景观
图1 陡山沱组管状化石Polybessurus（Ouyang et al., 2021）
图2 现代Cyanostylon sp.（a, Golubic, 1976）和Cyanostylon属的模式种C. microcystoides（b, Komárek andAnagnostidis, 2008）
图3 现代Solentia stratosa（Vondrásková et al., 2017）
图4 白垩纪灰岩中保存的回填构造（Bromley et al., 1999）
252021-04 -
缅甸琥珀揭示被子植物甲虫传粉的直接证据
最近，中国科学院南京地质古生物研究所蔡晨阳研究员（兼任英国布里斯托大学荣誉研究员）指导布里斯托大学大一学生Erik Tihelka，并与李丽琴博士等人合作，在白垩纪中期缅甸琥珀（距今约9900万年前）中发现了一枚极其罕见的短翅花甲化石，还在其身体表面和附近发现了高等被子植物的花粉和花粉簇，以及两枚由大量花粉组成的甲虫粪便，为白垩纪甲虫取食花粉的提供了直接证据，揭示了白垩纪中期被子植物传粉甲虫的多样性。相关成果于2021年4月12日在植物学顶级刊物《自然—植物》（Nature Plants）上以长文形式在线发表。
自然界五彩斑斓、万紫千红。陆地生态系统中被子植物（也称开花植物）占绝对的主导地位，大多数被子植物是依靠昆虫或其它动物传粉来维持植物种群的繁衍。被子植物的传粉者在陆地生态系统中扮演着重要的角色。例如蜜蜂、蝴蝶、蛾子、甲虫、蝇类等访花昆虫对维持生态系统正常运作、全球农业生产和为人类提供营养物质方面扮演着不可替代的角色。然而，目前人们对被子植物的虫媒传粉模式的起源知之甚少。有助于阐释被子植物传粉起源的化石证据更是极其罕见。
甲虫是自然界种类最多、分布广泛、适应性强的一类昆虫，有着漫长的演化历史，因而常被认为是被子植物最早的传粉者。白垩纪甲虫和被子植物之间的密切关系促进了这两大类群的辐射演化。目前，甲虫传粉的化石证据大都基于传粉昆虫与花粉粒保存在一起，或是基于与传粉相适应的形态特征，或是根据以花粉为食的现生类型进行推断，这导致了解释甲虫和早期被子植物相互作用的化石记录具有不确定性。
近年来，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的蔡晨阳研究员和黄迪颖研究员系统收集和研究了大量缅甸琥珀昆虫化石，初步揭示了“白垩纪陆地革命”以来（距今1.25亿年~8000万年前），被子植物逐渐替代裸子植物而主宰陆地过程中昆虫与植物之间的传粉关系。
例如，黄迪颖等人于2016年报道了缅甸琥珀发现的腹部中保存有大量紫树花粉的二叠啮虫，首次揭示了白垩纪中期昆虫与高等被子植物的传粉关系。蔡晨阳等人于2018年在缅甸琥珀中发现了一类独特的扁甲及其取食的苏铁（俗称铁树，裸子植物）花粉，证明了甲虫与苏铁之间传粉关系的建立不晚于侏罗纪早期，远早于被子植物及其传粉者的起源和兴盛。美国学者Stephen Carmichael撰文评价道：“蔡晨阳等首次证明了化石记录中的昆虫传粉行为出现得远比之前认识的早”。随后，王博研究团队于2019年报道了缅甸琥珀中携带大量高等被子植物花粉的原始花蚤，证明真双子叶植物的虫媒传粉机制已经于1亿年前出现。
此次，蔡晨阳、黄迪颖等通过对大量中生代甲虫化石的系统收集和研究，在白垩纪中期缅甸琥珀中发现了一枚极其罕见且保存精美的甲虫化石。该化石被鉴定为短翅花甲科（Kateretidae）的1新属1新种，即新生粉花甲（Pelretes vivificus）。
短翅花甲科是鞘翅目扁甲总科中一个较小的科，已描述14个现生属，约95种，主要分布在温带和亚热带地区。短翅花甲的幼虫和成虫都是食花的：在交配期和产卵期成虫是专一的访花者（只访问同科的花），而在其他时间是非专性的，可以访问多种花。幼虫的食花专一性很强，同属的甲虫只访问同属或几个近缘属的花。
琥珀中发现的新生粉花甲与现生类型十分相似，在其身体结构上进化出了与访花和取食花粉相适应的特征，如下颚须末端的感受器、跗节腹面用于攀附的柔毛以及腹部背面密布的可携带花粉的柔毛等。研究人员还在这枚甲虫的身体表面（腹部、腿部等）和虫体附近发现了许多高等被子植物的花粉和花粉簇。
研究团队对琥珀标本打磨处理后，利用实体显微镜、生物荧光显微镜和激光共聚焦显微镜进行观察研究，发现甲虫被超过100枚花粉颗粒包围，甲虫附近有四个聚集而成花粉簇。这些花粉属于典型的三沟型花粉，花粉颗粒呈椭圆形，直径约20μm。经李丽琴博士鉴定，可归入化石形态属Tricolpopollenites中，Tricolpopollenites属于真双子叶植物，与菊亚纲和蔷薇亚纲植物的花粉接近。植物花粉簇的形成表明其很可能是一类虫媒植物。而风媒植物的花粉通常是以单粒的形式散播。
更为重要的，研究人员首次在琥珀化石中发现了两枚三维保存的、由三沟型花粉（Tricolpopollenites）组成的长柱状粪便，与甲虫距离最近的粪化石不到2 mm。通过对粪化石形状、大小、组分等综合研究表明其与现生甲虫粪便和在植物化石中发现的甲虫粪便十分相似。
以上一系列证据为白垩纪中期甲虫取食花粉这一生态关系的建立提供了直接可靠的证据，证明了白垩纪中期甲虫与高等真双子叶植物之间已经建立了一直延续至今的传粉关系，揭示了白垩纪中期高等被子植物传粉甲虫的多样性，为研究现代陆地生态系统中昆虫与被子植物的协同演化关系的演化提供了关键例证。
本项研究由中国科学院先导专项B、国家自然科学基金委和第二次青藏科考研究项目的共同资助；感谢孙捷先生绘制生态复原图。
论文信息：Erik Tihelka, Liqin Li, Yanzhe Fu, Yitong Su, Diying Huang, Chenyang Cai* (2021) Angiosperm pollinivory in a Cretaceous beetle. Nature Plants, https://doi.org/10.1038/s41477-021-00893-2
白垩纪中期缅甸琥珀中发现的新生粉花甲（Pelretes vivificus）及其传粉相关的适应性特征（绿色为激光共聚焦图）
缅甸琥珀中与新生粉花甲保存在一起的三沟型花粉簇以及两枚由同样花粉组成的甲虫粪便化石（绿色为激光共聚焦图）
甲虫为早期高等被子植物传粉的生态复原图
142021-04 -
中国首次发现狄更逊虫化石
1946年，年轻的地质学家斯普里格被派往澳大利亚内陆评估一个荒废已久的矿场。一天他在山头吃午餐时，不经意间翻动了一块石头，惊讶地发现在石头的背面有一个奇特的痕迹：一块指纹形状的化石。
发现化石的地层远在最早的寒武纪化石之下，按照当时的认知，这里是不可能出现如此复杂的宏体生物化石。由此，斯普里格的发现彻底改变了人们对生命演化历程的认识。他吃饭的山头被用来命名了一个全新的地质年代单位——埃迪卡拉纪，而那块指纹状的化石就是埃迪卡拉生物群最具代表性的物种之一——狄更逊虫。
虽然名字里有个虫字，但狄更逊虫并不是我们熟悉的虫子。它们的身体像是一片椭圆形的薄膜，被分隔成大量的横向“体节”，“体节”的宽度从一端向另一端变大，直到变成一个三角形区域。并且有一根纵向的中脊将身体分为几乎对称的左右两部分。体型从几毫米到一米长不等。
作为最早被发现也是数量最多(仅在南澳大利亚博物馆就藏有一万多块标本）的埃迪卡拉化石之一，狄更逊虫的研究程度也是最高的。研究人员发现它们的生长模式可以和动物类比；可能的遗迹化石证明它们也许有运动能力；化石中残存的有机物中提取出了动物的生物标志化合物。综合以上种种证据，狄更逊虫似乎的确是动物，但是该将它放在动物的哪个分支上，一直没有结论。
虽然狄更逊虫是埃迪卡拉生物群最常见的化石之一，但之前只发现于澳大利亚和波罗的板块(俄罗斯白海和东欧一些地区），直到近期才在我国三峡地区埃迪卡拉系灯影组的石板滩生物群找到了它的踪迹。这也是第一次在碳酸盐岩中发现它，说明它们具有较强的环境耐受力，并且可能具有能远洋扩散的幼虫。相关研究成果发表在《远古世界》(Palaeoworld)上。
狄更逊虫在石板滩生物群中极为稀少，经过近十年不间断的挖掘，至今也只获得一块不完整的标本。由于狄更逊虫种一级分类目前仍较为混乱，前后一共建立了9个种（D. brachina，D. costata，D. elongata，D. lissa，D. menneri，D. minima，D. spriggi，and D. tenuis），且其中大部分都是同物异名，加之标本的不完整性，我们暂时将其定为狄更逊虫属，未命名物种。
埃迪卡拉生物群根据其生物面貌可分为三个组合：阿瓦隆组合、白海组合和纳玛组合，代表了从老到新的演化顺序。狄更逊虫是白海组合的代表性化石，甚至有成为标准化石的潜力。而之前普遍认为石板滩生物群是属于纳玛组合，此次狄更逊虫出现在石板滩段的最底部，低于遗迹化石等纳玛组合的典型化石。所以，石板滩生物群从上至下可能反映出从白海组合向纳玛组合的过渡过程，这在全球数十处埃迪卡拉化石产地中也是极其罕见的。
论文相关信息：
Wang, Xiaopeng; Chen, Zhe; Pang, Ke; Zhou, Chuanming; Xiao, Shuhai; Wan, Bin; Yuan, Xunlai. "Dickinsonia from the Ediacaran Dengying Formation in the Yangtze Gorges area, South China". Palaeoworld (2021). doi:10.1016/j.palwor.2021.01.002
参考文献：
Bobrovskiy, Ilya, Janet M. Hope, Andrey Ivantsov, Benjamin J. Nettersheim, Christian Hallmann, Jochen J. Brocks. "Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals." Science 361.6408 (2018): 1246–1249.
Dunn, Frances S., Alexander G. Liu, and Philip CJ Donoghue. "Ediacaran developmental biology." Biological Reviews 93.2 (2016): 914–932.
狄更逊虫与后生动物体节增长方式的对比（Dunn et al., 2016）
石板滩生物群中的狄更逊虫，(A),(B)为正副模，(C)是(A)中方框的放大（Wang et al., 2021）
072021-04 -
早白垩世发现目前最早的、完整保存的单子叶植物化石
被子植物是现今生态系统中最重要的组成成分，人类的生存和发展都与被子植物的兴衰密不可分。人类赖以生存的大部分粮食作物例如小麦、水稻、高粱、谷子等，在植物学中都属于被子植物中的一个大类群----单子叶植物。因此，从某种程度上说，没有被子植物就没有人类；没有单子叶植物就没有农业文明。
但是，植物学家此前对被子植物（尤其是单子叶植物）的起源和历史了解甚少。尽管过去二三十年，义县组地层因其产出的被子植物化石而闻名于世，但截至目前已发现的化石中并没有出现保存较好的单子叶植物化石。
近期，中国科学院南京地质古生物研究所王鑫研究员与福建农林大学、深圳市兰科植物保护研究中心的同行合作，在早白垩世（1.25亿年前）的义县组地层发现了整株完整保存的单子叶植物----宁城中华草Sinoherba ningchengensis，这是截至目前为止全球范围内最早的可靠的单子叶植物化石记录。相关研究成果发表在《远古世界》(Palaeoworld)上。
宁城中华草的化石标本产自内蒙古自治区宁城县大双庙镇刘家南沟附近的义县组地层。化石保存于灰白色细砂岩中，长约26厘米，宽5厘米。令人欣喜的是，宁城中华草是作为一个完整的植株保存的，包括根、茎、叶、花直接相连的各个器官。这种独特的保存方式减少了人为拼接所造成错误的可能，保证了研究结论的可靠性。
宁城中华草的标本中保存了具有侧根的根系，它的茎细长且具有明显的节，茎上长附着多枚叶片。叶片细长，具有平行叶脉，基部具有抱茎的叶鞘。标本中还保存了植物顶端的花序，花序包含多朵花，周围有解读为花被的叶状结构。中央是椭圆形的雌蕊，雌蕊顶端具有粗短的花柱，子房腔顶端分成两室，基部有一个直立的胚珠。通过对比研究，研究者发现宁城中华草的叶脉和叶鞘与单子叶植物的可比性很强，这一结论也进一步得到了分支分类学分析的支持。
按照现在人们对被子植物系统学的认识，单子叶植物是相对较进化的植物类群。此前关于这个类群的化石记录不多，因此对其起源和演化的认识有限。此次在1.25亿年前的义县组地层中发现如此完整的单子叶植物实属罕见。这一发现不仅增加了义县组植物群的多样性，而且也暗示了义县组所处的早白垩世不太可能是被子植物真正的起源时代，被子植物的历史很可能追溯到侏罗纪甚至更久远的时代。
论文相关信息：Zhong-Jian Liu, Li-Jun Chen, Xin Wang, 2021, A whole-plant monocot from the Lower Cretaceous, Palaeoworld, https://doi.org/10.1016/j.palwor.2020.03.008.
化石全貌及细节
宁城中华草Sinoherba ningchengensis复原图
112021-03 -
内蒙古“植物庞贝城”发现种子植物的姊妹类群种子植物是一类具有维管组织且能够用种子繁殖的植物，一般认为是由蕨类植物经前裸子植物演化而来。近日，中国科学院南京地质古生物研究所王军研究员领导的国际团队在内蒙古乌海“植物庞贝城”中发现了大量保存完整的瓢叶目植物化石，确认了它具有蕨类植物的孢子繁殖方式，同时又具有种子植物的木材结构，是种子植物的姊妹类群——前裸子植物的一员，解决了困扰古植物学界近百年的谜团。相关研究成果于2021年3月8日发表于《美国科学院院报》（PNAS）。
种子植物是一类具有维管组织且能够用种子繁殖的植物，一般认为是由蕨类植物经前裸子植物演化而来。近日，中国科学院南京地质古生物研究所王军研究员领导的国际团队在内蒙古乌海“植物庞贝城”中发现了大量保存完整的瓢叶目植物化石，确认了它具有蕨类植物的孢子繁殖方式，同时又具有种子植物的木材结构，是种子植物的姊妹类群——前裸子植物的一员，解决了困扰古植物学界近百年的谜团。相关研究成果于2021年3月8日发表于《美国科学院院报》（PNAS）。
瓢叶目包括20余属50余种，是常见于煤系地层的一组古老植物类群，主要生活在3.23亿到2.52亿年前，在二叠纪末大灭绝事件中消失。它是华夏植物群的特色和代表类群之一，也是石炭-二叠纪植物群中最常见，但研究最薄弱的一组植物。其植物系统分类位置从1931年该目建立以来始终是个谜团，曾被认为是真蕨类、楔叶类、前裸子植物，或者一个独立的分类单元。之所以无法定论，关键在于缺乏植物的整体形态和内部解剖信息；已有的化石材料十分差强人意，较碎小，更无解剖学特征。这些关键特征的突破，有赖于完整而兼有内部解剖结构保存的化石标本的发现。
由王军研究团队2012年命名和发表于《美国科学院院报》（PNAS）的乌海“植物庞贝城”，是大约三亿年前的赤道低纬度热带雨林地区，雨水丰沛，阳光充足，为广阔的沼泽平原。当时，在乌海市乌达区西北方忽然发生了一场规模巨大的火山喷发，炙热的火山灰飘落下来，终结了这个盛极一时的森林王国。火山灰将所有的植物封存起来，避免了腐烂或被其他生物体吞噬，3亿年后的今天，大量保存完好的植物化石得以面世。
透过火山灰中保存下来的植物化石，为揭开古植物学最大的谜团之一——瓢叶目的前世今生提供了机会。来自于内蒙古乌海“植物庞贝城”的瓢叶目家族新物种Paratingia wuhaia（乌海拟齿叶），同时具有孢子植物的繁殖方式和裸子植物的木材结构，因此属于典型的前裸子植物！这一发现揭示了孢子植物向种子植物演化进程的重要环节，彻底解决了瓢叶目在生命演化树中的位置，即系统分类属性及其亲缘关系。从此，瓢叶目植物可以走进生命树，载入教科书！
相关研究成果由中国科学院南京地质古生物研究所、植物研究所、沈阳师范大学、英国伯明翰大学、美国印第安纳大学、宾夕法尼亚大学、捷克科学院地调所、西波西米亚博物馆、奥地利维也纳大学等机构组成的国际研究团队共同完成。
此次发现的新物种“乌海拟齿叶”整个树冠得以保存，同时繁殖果穗和叶子外观形态及内部结构兼有保存。这正是该新种的化石产地内蒙古乌达煤田，即“植物庞贝城”这个植物化石宝库的珍贵而巨大优势——化石保存完好。通过对“乌海拟齿叶”的整体复原研究，科研人员认为它与种子植物的亲缘关系比与蕨类植物更密切，而且“乌海拟齿叶”演化出了由叶子变化而来的复杂的似球果繁殖器官孢子囊穗。因此，可以确认“乌海拟齿叶”和它所属的瓢叶目属于前裸子植物——这类植物最早见于泥盆纪，并由此演化出了种子植物。
另一方面，瓢叶目的地质年代是从早石炭世到二叠纪末，这一发现将前裸子植物的地质时间范围延长了大约6千万年（原来认为是从中泥盆世3.9亿年-晚石炭世3.1亿年绝灭；现在应该是中泥盆世-石炭-二叠纪末）。这同时表明，在种子植物分化出来（3.6亿年的晚泥盆世）之后的大约1.1亿年间，以瓢叶目为代表的前裸子植物持续多样化，直至二叠纪末。换言之，在泥盆-石炭-二叠纪时期，种子植物的祖先——前裸子植物，在最早的种子植物分化出来之后，也逐步呈现多样化，并独立发展出类似于球果的繁殖器官，并没有像先前认为的那样迅速灭绝。
尽管瓢叶目植物的繁殖能力非常强大，但在二叠纪末大灭绝期间，它们也是环境和气候变化影响的受害者。这次大灭绝毁灭了全球的沼泽生态系统，而伴随着瓢叶目赖以生存的环境消失的，该目也随之灭绝。
该项研究的合作者，来自英国伯明翰大学的Jason Hilton博士说，在上世纪30年代，瓢叶目刚被建立之初，被认为是一个独特的植物种群，但科学家们把它们当作一个“分类学足球”，无休止地在球场上踢来踢去，却没有一个人鉴定出它们在“生命故事”中的角色而完成“射门归类”这一致胜目标。正是得益于中国“植物庞贝城”中的这些完整而精美的标本，我们才得以重建“乌海拟齿叶”这一瓢叶目植物新种，并最终探明了这组植物的亲缘关系及其重要的生命演化意义。
王军认为，本项研究除了揭开古植物学最大的谜团之一，明确了瓢叶目的植物学分类位置，同时还具有多项重要意义。
一是表明“植物庞贝城”是一个化石宝库，蕴藏着许多古植物世界的重要突破。当前“乌海拟齿叶”的整体重建只是其中之一，后续还将公布多个植物新种的整体重建。
二是本次瓢叶目的分类位置的确定，代表了中国学者对于古植物分类学的重大贡献。在此之前，世界晚古生代四大植物地理区——欧美、华夏、安加拉、冈瓦纳植物群共建立了30余目的植物类群，只有大羽羊齿目是由李星学、姚兆奇等老一代中国学者基于对我国化石材料的研究而确立其系统位置的，其它目的研究和确立均由国外研究专家确立。
三是为追索“华夏植物群”之根提供了重要线索。当前成果表明华夏植物群可能起源于我国的泥盆纪植物群，而非原先认识的起源于石炭纪欧美植物群。
四是“植物庞贝城”的化石收藏，是世界上成煤植物群标本数量最大的收藏，对“植物庞贝城”的实际复原，也代表了世界上最大面积远古森林的实际复原。换言之，煤是植物形成的，但要向公众回答“煤是什么植物形成的？”，“植物庞贝城”的收藏和研究能够把这个问题回答得最好，它不仅能够直观地说明形成煤的植物个体的外观形态，而且能够展示最大面积的远古成煤沼泽森林的实际面貌。迄今为止，王军研究团队累计已获得5000多平方米的实际复原数据。
此项研究成果历时二十余年，凝结了团队所有人的辛勤劳动和无私奉献。研究得到了国家自然科学基金委面上和重点项目、中科院先导B、国家重点实验室自主项目等的资助，感谢中科院、基金委的支持，感谢古生物所的科研平台，感谢所领导一如既往的积极支持，感谢古植物孢粉研究室给予的帮助！当前新种谨以“乌海拟齿叶”命名，以此致敬贺兰山脚下这一片神奇的土地，同时感谢乌海市人民政府及海勃湾区、乌达区区政府以及当地企业长期以来对“植物庞贝城”发掘和研究的大力支持。
论文相关信息：Jun Wang, Jason Hilton, Hermann W. Pfefferkorn, Shijun Wang, Yi Zhang, Jiri Bek, Josef Psenicka, Leyla J. Seyfullah, David Dilcher, 2021, Ancient noeggerathialean reveals the seed plant sister group diversified alongside the primary seed plant radiation, PNAS. https://doi.org/10.1073/pnas.2013442118
内蒙古乌海“植物庞贝城”野外剖面
瓢叶目家族新物种Paratingia wuhaia（乌海拟齿叶），左为化石，右为复原图
092021-03 -
重估埃迪卡拉纪海洋的氧化还原状态通常认为，氧气是复杂多细胞生物得以生存和繁衍的重要条件之一。孕育了地球上最早的复杂多细胞生物的埃迪卡拉纪海洋，其深层海水是否发生了大规模氧化？中国科学院南京地质古生物研究所王伟副研究员等人的最新研究成果，为了解当时海洋的氧化状态提供了新的证据，相关成果于2021年1月27日在线发表于国际知名期刊《地质学》（Geology）。
通常认为，氧气是复杂多细胞生物得以生存和繁衍的重要条件之一。孕育了地球上最早的复杂多细胞生物的埃迪卡拉纪海洋，其深层海水是否发生了大规模氧化？中国科学院南京地质古生物研究所王伟副研究员等人的最新研究成果，为了解当时海洋的氧化状态提供了新的证据，相关成果于2021年1月27日在线发表于国际知名期刊《地质学》（Geology）。
距今6.35–5.38亿年前的埃迪卡拉纪是地球生命演化的关键转折时期。该时期地层中产出了大量由复杂多细胞生命组成的化石生物群，例如：华南扬子地台的“蓝田生物群”、“瓮安生物群”、“庙河生物群”及“石板滩生物群”等。复杂多细胞生物的生命活动需要消耗大量氧气，它们的出现代表着当时海洋环境中含氧量的增高，但是许多研究却认为新元古代晚期埃迪卡拉纪海洋的深水区仍处于还原状态。
近期，南京古生物所王伟副研究员、关成国助理研究员和周传明研究员等与中国科学院地质与地球物理研究所同事合作，利用黄铁矿硫同位素原位微区分析方法（nanoSIMS），并结合岩石学和矿物学分析，揭示了埃迪卡拉纪海洋中的硫酸根库容量比先前估计的要高，表明当时深层海水可能已经开始大规模氧化。同时，本研究指出全岩硫同位素指标在古环境重建中存在一定的局限性，并提供了相应的解决方案。
地质历史时期古海洋环境的恢复多借助于地球化学手段，硫同位素是其中最常用的地化指标之一。在大气含氧量普遍较低的情况下，陆源硫酸根离子是海洋的重要氧化剂，对古海洋深水区的氧化起到关键性作用。在硫酸盐还原细菌作用下，硫酸根与有机质发生氧化还原反应，硫同位素在氧化态（硫酸根）和还原态（例如黄铁矿）中发生同位素分馏。尽管引发硫同位素分馏的因素很多，但其分馏程度（Δ34S=δ34SCAS–δ34SPy）常用来反推地质历史时期海洋环境中的硫酸根浓度和古海洋的氧化能力。
埃迪卡拉纪沉积地层中的硫同位素组成较为复杂，主要表现在不同沉积层位的Δ34S值存在较大变化范围（0~50‰）。综合其他地化指标，普遍认为埃迪卡拉纪较大范围的Δ34S值与该时期海洋中较低的硫酸根浓度有关（深水区硫酸根浓度< 1 mM）。然而，以往传统硫同位素方法的应用多采取全岩分析手段，缺乏系统的岩石学和矿物学分析，并未充分考虑沉积硫化物（例如黄铁矿）形成过程及后期成岩作用的复杂性。早期的方法有可能导致所提取的古海水中的同位素信号叠加了其他介质（例如孔隙水、成岩后期的地下水体）的信号，致使我们对当时海洋水体的氧化还原状态的认识产生偏差。
为解决以上问题，研究团队以埃迪卡拉纪深水相蓝田岩芯样品为研究对象，系统分析了埃迪卡拉系蓝田组硫同位素组成复杂变化的原因，并评估了全岩硫同位素方法恢复地质历史时期古海洋环境的可靠性。连续、完整、新鲜的岩芯样品为进行系统可靠的岩石学和矿物学观察，以及地球化学分析提供了有力保障。
研究结果表明：1）埃迪卡拉纪蓝田岩芯中的沉积黄铁矿主要存在两种形态：草莓状黄铁矿和自形/半自形黄铁矿。草莓状黄铁矿具中等大小的粒径范围（5.9 ± 2.0 μm – 8.7 ± 4.1 μm），具较低且稳定的同位素组成（δ34SPy均值为–25.3 ± 6.2‰），形成于底层水体或沉积物的浅表面，代表了开放的形成环境。部分草莓状黄铁矿具有成岩过程中形成的重结晶和包壳现象，与保存完好的草莓状黄铁矿相比，它们的硫同位素数值相对较高但仍为负值；2）与之相比，自形/半自形黄铁矿具立方体、五角十二面体和八面体晶形，以单晶体和聚合体形态存在，具较高而变化范围较大的δ34SPy值（12.6 ± 13.3‰）。推测它们形成于与上覆水体不甚通畅的封闭环境，较大的值域分布应为在孔隙水微环境中发生的瑞利分馏导致的库效应所致；3）草莓状黄铁矿和自形/半自形黄铁矿中的δ34SPy值相差较大，在同一样品中两者的δ34SPy值最大差异可达43.6 ± 4.5‰。剖面中全岩δ34SPy值的变化应由样品中草莓状黄铁矿和自形/半自形黄铁矿组成比例不同导致，并不能反映海水中硫酸根浓度水平的变化。
研究表明形成于开放水体环境、未经成岩作用改造的草莓状黄铁矿的硫同位素组成最有可能代表底层水体的同位素分馏状态，可以作为恢复古海洋氧化还原条件的研究载体。本研究还基于硫循环模型，估算了埃迪卡拉纪硫酸根浓度，认为以往基于全岩硫同位素的研究很可能严重低估了此时期海洋中的硫酸根浓度及其海洋氧化能力，推测埃迪卡拉纪硫酸根库容量可能已经足够满足深层海水的氧化，从而为复杂多细胞生命的发展提供了保障。
本研究的样品采集、光学显微镜和扫描电子显微镜观察在南京古生物所实验室完成，nanoSIMS同位素测试在中科院地质与地球物理研究所纳米离子探针实验室完成。
此项研究获得了国家科技部、中国科学院和国家自然科学基金委员会项目资助。
相关论文信息：Wei Wang*, Yongliang Hu, A. Drew Muscente, Huan Cui, Chengguo Guan, Jialong Hao, Chuanming Zhou*, 2021, Revisiting Ediacaran sulfur isotope chemostratigraphy with in situ nanoSIMS analysis of sedimentary pyrite. Geology, v. 49, https://doi.org/10.1130/G48262.1
图1 埃迪卡拉纪深水相蓝田组中的黄铁矿硫同位素组成特征
图2 埃迪卡拉纪深水相蓝田组黄铁矿的主要形态及其原位微区硫同位素组成特征
022021-02