Final report of IGCP Project 410 （1997-2002）——The Great Ordovician Biodiversification Event Department of Earth and Planetary Sciences, Macquarie University, North Ryde, NSW 2109, Australia. E-mail： bwebby@laurel.ocs.mq.edu.au

In 1997, IGCP Project No. 410 was established to appraise known records of Ordovician biotas, in order to evaluate one of the greatest-ever diversifications of life on Earth, between 489 and 443 million years ago. Data collection and analysis of biodiversity were coordinated through seven regional teams, and a global“clade” team.     

胶东超大型金矿的形成与中生代华北大陆岩石圈深部过程

成矿年代学研究表明胶东地区超大型金矿形成于(120±10)Ma范围内.典型金矿Sr,Nd和Pb同位素组成反映成矿物质来源具有多元性和幔源物质参与成矿的信息.研究表明胶东地区之所以在中生代发生成矿大爆发,有其深部地质作用的原因.其中最主要的可能是中央造山带大陆深俯冲的后效作用和古太平洋板块俯冲的远程效应,由此诱发深部的岩石圈剧烈减薄和壳幔相互作用、浅层次的伸展和大型控矿构造的形成.     

寒武纪的典型小怪物

寒武纪是古生代的第一个纪,也是现代生物开始出现并逐渐发展的时期。许多种类的无脊椎动物在短短几百万年内大量地出现,因此,这个时期被称为"寒武纪生命大爆发"。欧巴宾海蝎欧巴宾海蝎是一种被发现于寒武纪化石沉积层中的节肢动物。它的节状身躯两侧分布着叶状足,其身体后部则有一扇形尾     

长白山火山国家地质公园

正吉林长白山火山国家地质公园位于吉林省东南边陲,面积约439km~2,1000年前世界规模大爆发造就了雄伟的长白山火山—长白山山脉的主峰。它是一座现代休眠火山,海拔高度2749.2m。园区内典型独特的地质遗迹,享誉世界的长白山火山,充满神秘色彩的火山口湖—天池,落差68m的长白火山瀑布,炽热的火山温泉群,规模宏大的古冰川峡谷,鬼斧神工的鸭绿江峡谷、锦江峡谷及浮石林峡谷,神秘莫测的火山熔洞,奇特的梯子河裂谷……     

试论中国东部中生代成矿大爆发

中国东部在中生代尤其是燕山期发生了大规模的金属成矿作用,形成了一批重要矿床,其成矿强度之高,密度之大,矿种之丰富,在全球中生代成圹作用中首屈一指,故可称为中生代成矿大爆发。研究表明,中国东部中生代成矿大爆发是该地区在特定地质背景下下发生岩石圈大减薄和构造格局大转折相结合,从而导致大规模壳幔相互作用和构造圈热侵蚀事件的产物。深入研究中国东部中生代成矿大爆发的背景和过程,不仅能解决矿床学学院发展中的许     

类比方法能否再证寒武纪生命大爆发?

用社会领域能够证明的思想大涌现事实,即中国先秦(春秋战国时期)和古希腊哲学思想在人类进入全新世特定历史阶段大涌现的史实,用类比方法再次证明了地质历史时期寒武纪生命大爆发存在性,从而加强了用归纳法得出的寒武纪生命大爆发论的可靠性。经过细致严谨的研究,寒武纪生命大爆发经历了一个较长的历史时期,这个历史时期相对于历史长河是较短的,给人以"突然出现"的假象,而思想大涌现同样经历了一个较长的历史时期(公元前约700年至公元前约200年)。在用类比方法论证寒武纪生命大爆发的基础上,进一步指出了生命大爆发论是对达尔文进化论的发展,而不是挑战。研究意义在于再次揭示了自然科学和社会科学之间的普遍联系,再次展示了用社会科学研究成果来解决自然科学领域问题这一思想和工作方法的可行性和价值。     

沽源超级环形构造与中生代成矿大爆发

由火山喷发、岩浆侵入或陨石撞击作用所形成的环形构造,是地球物质活化迁移的重要场所,对区域成矿过程具有极大的制约意义。在河北省西北部坝上地区,围绕沽源县城一带,早白垩世岩浆岩、布格重力异常及水系沉积物地球化学异常均呈现明显的多级环带分布。这种现象并非尚义-崇礼-赤城深大断裂与乌龙沟-上黄旗岩浆岩带的简单复合叠置,而是以沽源为中心的火山机构的具体表现。该环形构造至少可划分为三个岩浆岩环带,分布着早白垩世（K—Ar100～123Ma）安山质火山-沉积岩和燕山旋回第四期（K—Ar100～138Ma）次粗面岩、次安山岩、二长斑岩、石英正长斑岩等浅成超浅成侵入岩体或岩株,它们的银、铅、锌、镉、铀、钍、钼、砷、锑等元素显著活化和富集。该环形构造控制着蔡家营铅锌矿、张麻井铀钼矿、彭家沟银矿、青羊沟铅锌矿、牛圈银金矿及北岔沟门铅锌银矿的时空定位。若干迹象表明,沽源环形构造可能是白垩纪时期一次陨击事件（因火星和木星之间两颗小行星的碰撞）的结果,这也许是中生代成矿大爆炸的根本诱发机制。     

前寒武纪-寒武纪界线附近的撞击假说及其对生物圈的影响

根据化石记录可知,大量复杂生物类群迅速出现在早寒武世,这就是所谓的寒武纪生命大爆发.在此之前,有距今6亿年前的前寒武纪末埃迪卡拉生物群化石出现,此后的70～80 Ma里,生命就以上升了一个数量级的速率演化.这些在原始地层中看似迅速出现的化石,最早在19世纪中期就有所记录,达尔文认为,这是对他提出的进化论的自然选择观点的主要反对证据之一.有关新动物群的出现及演化长期困惑着地学界,集中在以下三点:在前寒武纪-寒武纪界线附近或早寒武世这个相对较短的时期内,存在着生命大爆发.是什么引起了这样的快速演化事件?这对于生命的起源与演化将意味着什么?对"寒武纪生命大爆发"的强烈兴趣还启发了20世纪70年代对布尔吉斯页岩化石记录的研究.不久之后,中国的澄江生物群包括对它后续的研究又很好地支持了生命大爆发.在前寒武纪一寒武纪界线附近究竟发生了什么?随着笔者对寒武纪事件越来越多的了解,积累的数据使得很多原先提出的假说都变得不太可能了.通过作者对地球环境的改变和寒武纪生命大爆发详实的研究,发现这种改变是可以由撞击事件引起的.在对寒武纪时期的地球进行了详细的研究之后,笔者提出了新的见解.前寒武纪晚期,存在大型的陨击事件.碰撞的高温结束了大冰期,使生物信息得以交流.同时,撞击启动基因调控机制、释放HSP90变异.一方面,调控基因决定了其他基因的表达,最早的调控基因发现于布尔吉斯页岩中(535 Ma).另一方面,HSP90原本是积累突变的蛋白,一旦环境突然发生变化,所有DNA突变将得以表达,在短时间内新的生命形式得以进化.并且这种变化是可以遗传的.然后,在新生臭氧层保护与有氧呼吸能量供应下,地球另一端幸存地下生命爆发,产生硬壳及复杂的新陈代谢以适应高温高压.现代的银河系天文理论,即密度波理论,在本文中被应用以试图解释这种撞击背后的天文学诱因.5～6亿年前的寒武纪事件使笔者联想起另外两次仍然存在争议的大规模撞击事件,它们引起的大气变化、水圈变化、生物圈变化、碳酸盐岩变化、磷矿变化都惊人的相似.形成于17亿年以前的Sadbury陨击坑直径为200 km,是最大陨击坑之一;23亿年以前(23.3～22.88亿年)地质环境(沉积圈、生物圈、水圈、大气圈)发生了由地外因素引起的灾变.灾变后,火山活动明显减弱,富氧大气圈形成,生物演化出现飞跃,叠层石开始广泛发育,碳酸盐岩在各大陆大量沉积,第一次全球性磷矿期开始发育.根据几处23亿年左右陨落的大量消溶型铁质宇宙尘的发现,推论该灾变的起因是与陨击作用有关的宇宙事件,且地表23亿年前的泛火山运动和月岩年龄分布(23～25亿年)以及月表陨石坑构造等表明:23亿年前,地外物体对地球的冲击作用非常强烈.再考虑到6 500万年前的契科苏博鲁陨击事件,也就是说,在已经得到广泛承认的和存在争议但有事实支持的地外灾变事件中规模最为巨大的三次撞击事件符合5～6亿年这一大周期.5～6亿年正是太阳系扫过银河系四条主旋臂一次所用的时间:太阳绕银河一周的时间大约是290个百万年.而由于在太阳绕银河转的时候,银河系的四条大旋臂同样旋转,并且其螺旋势场的角速度约是太阳系的一半,最终叠加的结果就是这样的一个大周期.密度波理论表明,旋臂处质量密度非常大,并且形成旋臂的螺旋引力场将对太阳系产生影响,诱发撞击事件.本文通过前人定性证据和笔者实地考察表明,上述假说与当时的绝大多数重要天文事件和地质发现相吻合,广泛的铱异常与位于澳大利亚的大型陨击坑均有发现.对澳大利亚的Acraman陨击坑和HAPCIS陨击坑的基底构造实地分析也表明了前寒武纪末曾经存在过陨击事件.最后笔者利用计算机模拟了大气圈变化.模拟分两步进行,首先从岩石热分解得出需要的温度与压强数据,而后将数据作为参数用于模拟.数据结果表明撞击区域的大气温度在4 000 K左右,压强为5 600 Bar.撞击增加了大气中二氧化碳和氧气的含量,并强化了臭氧层.这些含量的变化与地质上的记录一致.     

华南寒武纪早期海洋化学状态的时空波动

继新元古代埃迪卡拉纪真核生物辐射之后,寒武纪生命大爆发建立了现今动物门类和海洋生态系统的总体格架.本文系统研究了目前华南寒武系纽芬兰统-第二统南皋阶Fe-S-C海洋化学数据在时间和空间(近岸-远洋)上的波动特征,发现寒武纪早期表层海洋虽已氧化,但深部海洋仍旧广泛缺氧铁化,硫化水体可能仅动态出现在陆架缺氧区域且受到硫酸盐供给的重要控制.伴随海侵、海退和硫酸盐输入等关键地球化学要素的波动,华南寒武纪早期这种海洋化学状态的空间结构展现了阶段性演化特征,并与这一时期生物辐射、"灭绝"的空间差异性和阶段性一致.生物与水化学的相关性还进一步表明早期动物可能具有较好地适应低氧环境的生存能力,但水体的硫化对其却是致命的.这一观点可很好地解释梅树村阶Ni-Mo富集层沉积时期陆架地区小壳动物群和外陆架-斜坡相海绵动物的消失.因此,海洋化学条件的时空波动及其效应很可能是寒武纪早期生命出现阶段式"灭绝"和辐射的关键原因之一.     

寒武纪早期大气-海洋氧含量与生命大爆发

寒武纪早期(541~510Ma)地球环境与这一时期生命大爆发之间的关系一直是地球生物学研究的热点问题之一。本文系统总结了目前寒武纪早期大气-海洋氧含量与这一时期生命辐射之间关系的3种假说:大气-海洋的氧含量增加导致了寒武纪生命大爆发;寒武纪生命大爆发导致了大气-海洋氧化以及二者之间没有因果关系。3种假说均有相应的支持证据,但也存在与寒武纪早期海洋化学记录、与现代海洋观察不符和上述假说均未考虑寒武纪早期生命演化所展示的时空差异性等问题。在上述3种假说的基础之上,本文通过对寒武纪构造活动、陆源输入、海洋化学和生命演化等最新资料的综合讨论和分析表明:寒武纪早期地球环境与生命辐射之间很可能是相互作用与协同演化关系,而非简单的单向关系。