中国二叠纪综合地层和时间框架

二叠纪发生了一系列全球性重大地质和生物事件,建立一个高精度的综合地层和时间框架是阐明这些重大事件因果关系的基础.国际二叠纪年代地层系统分为3统(乌拉尔统、瓜德鲁普统和乐平统)和9个阶,在中国分为3统(船山统、阳新统、乐平统)和8个阶,除乐平统以外,船山统和阳新统与国际标准划分时限有很大不同.二叠纪历经约4700万年,底界以牙形类Streptognathodus isolatus首现为标志,绝对年龄约为(298.9±0.15)Ma,顶界以牙形类Hindeodus parvus的首现为界,绝对年龄约为(251.902±0.024)Ma.二叠系在中国可识别出35个牙形带、23个?带、17个放射虫带和20个菊石带,其中华南瓜德鲁普统和乐平统牙形类化石带可作为国际对比的标准.二叠纪δ~(13)C_(carb)变化趋势表明在二叠纪最末期有一次3～5‰的快速负漂在全球范围内可以对比,但其他时段可能或多或少受到后期成岩作用影响或仅具有地方性效应.牙形类的δ~(18)O_(apatite)变化趋势表明从石炭纪晚期至空谷期处于一个较冷的时期,空谷晚期开始气候逐渐变暖.长兴期是一个气候较冷期,在二叠纪末有一次8～10°C的快速升高,这次温度升高全球同时发生.~(87)Sr/~(86)Sr比值由阿瑟尔初期的0.7080持续降低至卡匹敦晚期的最低值0.7068～0.7069;乐平世则持续上升,到二叠-三叠系界线处,~(87)Sr/~(86)Sr比值达到0.70708.磁性地层以沃德阶中部Illawarra反向为界,以下称为Kiaman超级反向极性带,以上称为二叠-三叠纪超级混合极性带.瓜德鲁普世末期的生物灭绝事件发生在卡匹敦晚期,持续时间长.二叠纪末的生物大灭绝事件发生于约(251.941±0.037)Ma,是突发性的.瓜德鲁普世末期的大海退在华南地区主要发生在Jinogondolella xuanhanensis至Clarkina dukouensis带之间;二叠纪最末期从大海退转入快速海侵发生在Hindeodus changxingensis-Clarkina zhejiangensis带内.二叠纪是一个古地理区系强烈分异的时期,中国各大区的海陆相二叠系对比存在诸多需要进一步研究的问题.     

龙门山的石炭系

四川江油马角坝、北川沙窝子是龙门山上泥盆统、下石炭统区域性主要岩石地层单位的命名地,对这两地及前龙门山北段地区的调查发现:1)前人关于马角坝地区下石炭统的层序和马角坝组主要化石群的记载有与实际不符之处,当地实际缺失杜内期至维宪早、中期地层,总长沟群的时代应属晚维宪—谢尔普霍夫期,重新厘定马角坝组含义,新指定北川桂溪沙窝子的长滩子剖面为该组的参考剖面;2)在长滩子剖面长滩子组顶部Beichuano-phyllum与Cystophrentis珊瑚化石富集层之上、马角坝组Pseudouralinia富集层之下的大套厚层白云岩层组合的中上部层位,发现Cystophrentis等化石,基于这套厚层白云岩组合的岩性特征明显、顶底接触关系清楚、区域展布广泛,建议引用前人提出的黑岩窝组,同时对黑岩窝组的岩性、岩层组合与古生物组合特征、厚度和时代归属等作了补充和修正,根据其中所含生物群认为黑岩窝组时代为晚泥盆世法门晚期;3)通过与周边地区的地层对比,探讨了龙门山石炭纪的古地理格局及环境演变,认为除前龙门山中部的桂溪—沙窝子等狭窄地区因长期地处泥盆纪海水入侵通道,地势低洼,出现了残存式的杜内期沉积外,前龙门山南、北段广大地区杜内期至维宪早、中期已大部抬升露出水面,直到维宪晚期的全球性海侵,前龙门山遂再度没于水下,出现准平原化浅滩相沉积环境,并延续至石炭纪末。     

吉林龙岗火山区玛珥湖趋磁细菌多样性与分布

对吉林省龙岗火山区大龙湾、二龙湾、龙泉龙湾和南龙湾4个玛珥湖中趋磁细菌的群落多样性和分布进行了研究和探讨.电子显微镜观察发现趋磁细菌在所有龙湾沉积物中普遍存在,其中球菌是该地区趋磁细菌的优势种群,占趋磁细菌数量的90%以上.利用淡水?-变形菌纲趋磁球菌的特异性引物扩增获得近300条16S rRNA基因序列,根据相似性98%的分类标准可分为63个分类操作单位,表明玛珥湖中趋磁球菌具有较丰富的系统发育多样性.绝大多数趋磁球菌类群(80%)只在单个湖泊中发现,只有少数种群为所有龙湾共有,结合环境因子分析,推测玛珥湖趋磁细菌的现代地理分布可能是隔离分化过程和扩散过程共同作用的结果.     

西安未央湖趋磁细菌多样性与磁学研究

对西安郊区未央湖趋磁细菌的生物多样性和磁学性质进行了系统研究.光学和透射电子显微镜分析发现,未央湖趋磁细菌主要为杆菌,它们的磁小体多为子弹头形状并呈链状排列;磁学分析表明这些磁小体颗粒以单畴磁铁矿为主;并发现一类同时含有磁铁矿和胶黄铁矿磁小体的趋磁杆菌.基于16S rRNA基因的系统发育分析发现,未央湖趋磁细菌主要分布在变形菌门的δ-变形菌纲(75％)和α-变形菌纲(25％).本研究结果还有助于为利用趋磁细菌群落指示环境变化提供依据.     

关于我国天体生物学研究的思考

探索地外宜居环境和生命信号是深空探测的重要科学目标.天体生物学在宇宙演化的背景下研究生命的起源、演化、分布和未来,是由地球科学、生命科学、空间科学、天文学、化学等多学科融合形成的一门前沿交叉学科.随着人类深空探测的不断进步,天体生物学的研究内涵在不断拓展,其研究方式也更趋于多元和交叉.概述了天体生物学的内涵和发展态势,研判我国天体生物学研究所面临的机遇与挑战,并对我国在该领域的发展提出了建议.      

趋磁细菌多样性及其环境意义

趋磁细菌是一类特殊的微生物,它们在体内合成有生物膜包裹、粒度均一(35 ～ 120 nm)、结晶程度高、晶形特殊、呈链状排列的磁小体,其化学成分主要是磁铁矿( Fe3O4)或胶黄铁矿(Fe3S4),因此,它们能沿地磁场磁力线定向游弋.研究表明,趋磁细菌广泛分布在淡水和海洋环境中,细胞数量可达105～ 107个/ml,其多样性和地理分布与环境有密切关系.磁小体在趋磁细菌死后可以保存在沉积物中,化石磁小体对沉积物磁学性质有重要贡献,而且趋磁细菌活动在全球铁元素循环和维持生态系统功能等方面发挥重要作用.本文综述了近年来趋磁细菌多样性、地理分布格局、环境磁学以及古环境重建等方面的研究进展.值得指出的是,化石磁小体可作为重构古环境的生物标志物,应予以重视.     

牙形刺Idiognathodus swadei-Ⅰ.turbatus演化谱系在华南的发现及其意义

经国际莫斯科阶-卡西莫夫阶界线工作组2008年的投票表决,目前全球卡西莫夫阶的底界比传统底界提高了一个多亚阶;牙形刺Idiognathodus sagittalis和Idiognathodus turbatus是两个候选的底界标志种。牙形刺Id-iognathodus swadei-Ⅰ.turbatus演化谱系在华南连续的深水海相碳酸盐沉积剖面---贵州罗甸纳庆剖面的发现表明,Idiognathodus turbatus的首现是全球卡西莫夫阶底界的潜在标志;纳庆剖面作为目前最具潜力的候选层型剖面,值得进一步深入研究。     

南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的热模拟研究

壳幔黏性结构是影响南海中央海盆扩张期后海山链岩浆活动的主要因素,研究其岩浆活动发育机制具有重要的科学意义。利用重、磁、测深及岩样分析数据提供的地壳结构和热力学参数,通过FEM数值模拟,研究了南海中央海盆珍贝-黄岩海山链之下黏性结构与岩浆熔融、运移活动的关系。根据黏性主要受压力和温度控制,但熔融期间的散热及脱水会增加黏性,设计了三种不同的黏性结构模型。计算结果表明：三种垂向黏性结构模型在不同的温度条件下,都可以使地幔熔融区最大熔融程度达到20%~25%。岩浆熔融程度与地幔热结构、熔融潜热和含水量有关,并受扩张速率影响,慢速扩张脊下的岩浆熔融程度相对较低。岩浆运移在扩张期后主要依靠减压熔融浮力,垂直上升至熔融区顶面后沿上倾面向脊轴运移。接近脊轴熔融带,部分熔融程度高,远离轴部熔融带,部分熔融程度较低。主要结论：南海中央海盆海底扩张期,海山链之下10 km深度具备形成拉斑玄武岩浆的条件;扩张期末,该地区25 km深度具备形成碱性玄武岩浆的条件。     

北京莲花池趋磁细菌的群落多样性研究

趋磁细菌是一类在细胞内合成磁铁矿(Fe_3O_4)或胶黄铁矿(Fe_3S_4)磁小体的微生物,广泛分布在水环境和沉积环境,在铁、硫、碳、氮、磷等元素的生物地球化学循环中发挥重要作用.趋磁细菌培养条件苛刻,目前对环境趋磁细菌的多样性和生理代谢特征等还有待系统深入的研究.本研究综合利用电子显微镜、能谱分析和分子生态学等技术方法,对北京地区莲花池沉积物中趋磁细菌的形态多样性、细胞元素分布特征和系统发育多样性等进行了系统分析.光学显微镜观察和电子显微镜分析显示莲花池中存在大量趋磁细菌(～10~3～10~4细胞/mL),从形态上主要分为球形和弧形两种,在细胞内富含铁、硫、镁等元素.基于16S rRNA基因的系统发育研究共发现了7个新类群,分别属于(Proteobacteria)中的α-变形菌纲和γ-变形菌纲,其中属于α-变形菌纲的5个类群与已知趋磁细菌序列最相似(≥91%).本研究结果有助于更好地认识自然界趋磁细菌的群落多样性和地质环境功能.     

微生物的趋磁性与磁小体的生物矿化

起源于地核的地磁场保护地表的生物圈、水圈和大气圈.许多生物能够利用地磁场进行定向和迁徙,称为生物感磁或生物趋磁性.趋磁细菌是一类能够进行趋磁运动的微生物,它们在细胞内矿化合成纳米尺寸、粒度均一、结晶良好、化学纯度高的Fe3O4或Fe3S4成分的磁小体颗粒,不仅是研究生物趋磁性起源、演化和机制的模式生物类群,也是地质微生物、生物地磁学和生物矿化的重要研究对象.从趋磁细菌的群落多样性和地理分布研究出发,在介绍新技术和新方法的基础上,着重论述这类微生物的趋磁性起源、磁小体生物矿化机理及其地质环境功能等,并对未来的研究和突破方向做了展望.