基于深度学习的介形类化石层次化识别

介形类化石对地质年代的确定、古湖泊和古海洋的研究、古环境的重建以及海底石油资源的勘探等工作都具有重要意义.然而,现有识别化石颗粒的方法费时费力,准确率也有待提高.鉴于介形类化石颗粒的类别具有科、属、种的层次结构,种类数量庞大,所以笔者等提出了一种层次化识别方法.首先进行目标检测,实现介形类化石的定位与属类划分;之后在目...     

鄂尔多斯盆地西南部华亭—陇县地区志丹群的介形类

华亭—陇县地区志丹群含丰富的介形类化石,计9科、29属(亚属),206种(亚种)和16未定种。其中新亚属1个,新种(亚种)162个。依据介形类化石在剖面上的垂直演化规律划分出4个不同的介形类化石组合,并就各组合的特点、地层时代、生物地理区的意义以及与国内外有关的地层进行了深入的讨论,取得了一些新的认识和结论。这不仅是志丹群研究上的一次重要进展,而且对我国陆相早白垩世介形类动物群及其地层、古地理、生物区等问题的研究都具有重要的意义。     

鄂尔多斯盆地西南部华亭—陇县地区志丹群的介形类

华亭一陇县地区志丹群含丰富的介形类化石,计9科、29属(亚属),206种(亚种)和16未定种。其中新亚属1个,新种(亚种)162个。依据介形类化石在剖面上的垂直演化规律划分出4个不同的介形类化石组合,并就各组合的特点、地层时代、生物地理区的意义以及与国内外有关的地层进行了深入的讨论,取得了一些新的认识和结论。这不仅是志丹群研究上的一次重要进展,而且对我国陆相早白垩世介形类动物群及其地层、古地理、生物区等问题的研究都具有重要的意义。     

古温度定量重建的良好代用指标———湖泊沉积摇蚊化石记录研究进展

（双翅目）摇蚊科昆虫对环境因子的变化相当敏感，其水生幼虫的头囊能保存于湖相沉积物中，在国际古湖泊和古环境研究中常被用作一种环境替代指标。因为不同种属的摇蚊对环境因子的最适值和耐受范围有较大差异，所以利用湖相沉积物中的摇蚊化石组合面貌的变化可达到古环境的定量重建。在欧洲和北美进行的许多研究已证实摇蚊是古温度的有效指示器，重建夏季温度相对准确可靠，比其它气候变化代用指标有优势，很可能成为国际上古气温重建所使用的首要生物代用指标。截止目前，该领域研究在国内尚未开展，我国湖泊众多，利用摇蚊研究古温度记录潜力巨大。     

基于深度学习的介形类化石识别

介形类化石对地质年代的确定、古湖泊和古海洋的研究、古环境的重建以及海底石油资源的勘探等工作都具有重要意义。然而,现有识别化石颗粒的方法费时费力,准确率也有待提高。鉴于介形类化石颗粒的类别具有科、属、种的层次结构,种类数量庞大,所以本文提出了一种层次化识别方法。首先进行目标检测,实现介形类化石的定位与属类划分;之后在目标检测模块的基础上进行智能识别,使用卷积神经网络和支持向量机提取属类下更细微的种类特征,实现化石种类划分。实验结果表明,本文提出的分层次识别模型能检测出化石图像中所有化石颗粒的位置信息并对其进行分类,分类准确率可达95%,且相较于未进行分层次识别的模型,能将识别准确率提升1.8%~5.8%。     

新疆乌鲁木齐地区上石炭亚系祁家沟组介形类及其古环境和古地理意义*

新疆乌鲁木齐地区上石炭亚系祁家沟组地层出露较完整,沉积序列清晰,古生物化石丰富,但一直以来对祁家沟组的时代多有争论,且介形类研究薄弱。笔者在新疆乌鲁木齐地区祁家沟剖面上石炭亚系祁家沟组中鉴定出的介形类共计11属19种,并系统研究了这些介形类的组合面貌、地层分布,探讨了其古环境和古地理意义。结果表明: (1)根据介形类的组合面貌推断,祁家沟剖面祁家沟组的时代应为晚石炭亚纪莫斯科期—卡西莫夫期; (2)祁家沟组介形类生态类型属于古足目类和光滑速足目类的混合集群,符合构造活动区域的介形类OA1-OA3组合特征; (3)根据介形类的生态组合变化以及沉积学的证据,推断祁家沟剖面祁家沟组整体为滨、浅海沉积,存在海退序列; (4)祁家沟组介形类面貌与同时期的塔里木、准噶尔、中天山以及俄罗斯乌拉尔地区等产出的介形类最为相近,与北美、西欧和华北等板块的介形类也较为相似,表明晚石炭亚纪准噶尔、塔里木等块体聚集,并且距离劳俄大陆较近,所以其可与欧洲、北美板块的介形类进行属种交流。研究结果不仅进一步丰富了祁家沟组的化石材料,也对探索古亚洲洋演化特征和区域矿产开发具有重要的意义。     

西藏色林错沉积物介壳同位素重建的2000年以来气候变化研究

青藏高原作为印度季风与西风交汇的特殊区域,对全球气候变化响应敏感,成为了古气候研究的热点地区。青藏高原湖泊众多,存在巨厚连续的湖泊沉积物,为古气候重建提供了优良载体。而介形类壳体在湖泊中沉积连续,生长过程记录了气候变化,同时有效屏蔽了湖泊水体中同位素的累积效应,能够反映介壳生长阶段短时间尺度的同位素水平,理论上是高精度气候重建的理想载体。基于此,本研究选取青藏高原中部地区湖泊色林错湖芯(SL16-1-1)顶部0～107 cm部分为对象,对其中的介形类壳体进行种属鉴定及碳氧同位素分析,以期建立高分辨率的古环境变化记录,结合沉积物Rb/Sr、 Ti/Si环境代用指标,重建色林错湖区近2000年来的气候变化记录,结果揭示了：1)介形类壳体碳氧稳定同位素变化对气候变化(尤其冷气候)尤为敏感,是重建高分辨率环境变化过程的优良载体;2)色林错地区对小冰期冷事件的响应较早于其他地区;3)色林错介形类壳体2000年来的气候重建结果与青藏高原研究成果大体一致,特别是与内地文献记录和物候史料记载高度一致,说明色林错湖泊记录具有广泛代表性,同时证实利用湖泊沉积物介形类壳体进行古气候高分辨率重建具有可靠性。     

准噶尔盆地晚白垩世介形类化石组合北大核心CSCD

对准噶尔盆地晚白垩世地层的岩性特征、沉积环境、厚度变化及分布规律进行了讨论.这套红色地层在不同时期、不同地段分布范围和沉积厚度变化较大,岩性单一,环境单调,生物化石较贫乏,但介形类化石很典型,表现出晚白垩世化石组合特征,建立了3个介形类化石组合,为准噶尔盆地晚白垩世地层划分与对比起到了重要作用。     

陆生蜗牛化石与中国黄土古环境研究

陆生软体动物蜗牛是黄土地层中重要的环境指标,在黄土地层成因和古环境与古气候研究方面具有独到的优势。文章总结了近10多年来中国黄土陆生蜗牛化石研究的成果,包括黄土蜗牛化石的研究方法、蜗牛典型种属及组合的地理分布与生态环境等,侧重介绍了黄土高原不同时间尺度的蜗牛记录及陆生蜗牛化石在黄土古环境和古气候研究中的新进展。     

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

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。     

全球古-中生代之交牙形石研究进展

古-中生代之交发生了许多重要的地质事件,包括“Pangea”大陆的解体、大火成岩省的喷发、晚古生代大冰期的消逝、极端高温事件、两次生物大灭绝以及迟缓的生物复苏等.牙形石作为该时期主要的标准化石,是进行地层对比以及生物与环境协同演化研究的重要依据.近些年,此阶段的牙形石相关研究取得了许多重要的进展,这些新的材料和技术手段上的突破,为人们进行高精度的地层对比、定量重建该时期地球的生物及环境演变起到了关键作用.本文系统地对该时期全球牙形石的研究,包括牙形石的生物学、地层学以及地球化学研究等进行了总结,也提出了部分亟待解决的问题.未来,随着更多技术手段的开发以及更多基础材料的发现,将加强研究人员对该时期牙形石演化的理解,必然也会在研究这段地质历史转折与突变期的古海洋、古环境、古生物过程中发挥更大的作用.      

松辽盆地青山口地区嫩江组下部生物地层及环境变化

对松辽盆地青山口地区后金沟剖面进行化石的系统采样、鉴定和分析,识别出了介形类Cypridea gunsu-linensis-Cypridea ardua和Ilyocyprimorpha netchaevae-Periacanthella portentosa-Cypridea ordinata组合,孢粉Proteacidites-Cyathidites-Dictyotriteles和Lythraites-Aquilapollenites-Schizaeoisporites组合。根据介形类、孢粉化石组合,结合叶肢介化石和岩性等资料,厘定了该剖面的层位,认为后金沟剖面属于嫩江组一段上部-二段下部。在生物地层研究的基础上,探讨了沉积时期的古生态、古环境、古气候分析。根据介形类化石的保存特征及丰度、分异度,并结合其他资料,推测在嫩江组一段-二段沉积过渡期发生了一次大规模的湖侵。伴随着湖侵,介形类经历了一个衰退、消亡、复苏的过程。根据对孢粉的分析,认为该沉积期总体属于湿润到半湿润的热带、亚热带气候,其中在嫩江组二段底部黑色页岩的沉积期显得气候更加湿热,向上开始逐渐变干凉。     

察尔汗钻孔介形类记录及其对察尔汗古湖晚更新世高湖面的指示

察尔汗盐湖作为柴达木盆地第四纪的沉积中心,沉积了巨厚的第四系湖相沉积,其演化历史研究对于揭示柴达木盆地及青藏高原北部第四纪古气候、古环境演变历史具有重要意义。本文在AMS ¹⁴C测年的基础上,以察尔汗盐湖晚更新世钻孔(ZK53630-1)岩芯中介形类微体化石为研究对象,通过系统的采样和室内分析,共识别出7属10种。基于分类学研究,识别出2个介形类组合(自下而上):Ilyocypris biplicata-Limnocythere inopinata和Ilyocypris bradyi-Ilyocypris sebeiensis。介形类及其伴生化石均显示察尔汗古湖在距今34～28 ka期间的晚更新世晚期(MIS 3a)主体为淡水—微咸水湖泊,气候温暖湿润,与现今极端干旱的盐湖环境截然不同。     

基于岩石薄片分析的介形类化石赋存状态及地质意义——以济阳坳陷始新统泥页岩为例

首次利用岩石薄片观察和统计介形类化石的赋存状态,对济阳坳陷页岩的沉积环境及层序进行了研究。根据介形类化石在层面上的分布特征,将化石分布形式分为均匀分布、零星分布、条带状分布三种,按其保存状况分为双瓣、单瓣、破碎及压扁变形四种类型,化石丰度分为丰富(100瓣/4cm2)、中等(30~100瓣/4cm2)和稀少(30瓣/4cm2)三种。介形类化石的赋存状态与古盐度、岩相、层序及页岩中碳酸盐含量密切相关。研究表明:1济阳坳陷古近系沙河街组四段纯下亚段(Es4cx)——古近系沙河街组三段下亚段(Es3x)沉积期水体环境经历了由咸变淡的过程,盐度变化与化石丰度变化一致;2碳酸盐含量处于50%~60%范围内,最有利于介形类化石的保存;3纹层状灰质泥岩相和纹层状泥质灰岩相化石丰度高,但纹层状构造形成时期沉积速率慢,沉积基底较坚实,不利于介形虫死亡后的埋藏和保存,因此化石多以破碎为主。4介形类化石的盛衰与地层层序关系密切,一个层序内化石丰度呈现为出现-繁盛-衰退三个阶段,分别对应于低位体系域、湖扩展体系域和高位体系域。该方法解决了常规分析中难以观察到的化石原始保存和分布状态的问题,实现化石信息获取的最大化。     

松辽盆地三肇地区扶余油层和杨大城子油层介形类古生态及沉积环境探讨

笔者较系统地对松辽盆地三肇地区扶余油层和杨大城子油层(以下简称扶、杨油层)介形类的组合特征、分布范围以及古生态进行了研究。研究表明,扶、杨油层沉积时期的介形类自初期少量出现,之后发展并繁盛,末期全部绝灭。这种变化不仅表现为介形类动物群的属和种数有较大幅度的增加,而且其壳饰类型、分布范围与壳体保存状况也发生了规律性变化,但总体上仍为壳饰简单、属种类型较多、大小个体混生并生活于浅水湖泊环境的介形类群体。对介形类的埋葬环境与分布范围的分析表明,仅含有少量介形类化石碎片的杨五组、杨四组的沉积环境为冲积平原环境,而含有较丰富介形类化石的杨三组—扶上组的沉积环境则以浅湖环境为主,并自杨三组沉积时期在该区中部出现大范围的浅水湖泊后,随着时间的推移,湖泊分布范围与水深在缓慢的扩大或增加,至扶下组沉积时期该湖泊向西已扩大至大庆长垣以西,从而与齐家—古龙地区的湖泊连为一体,组成统一的松辽古湖泊。湖泊水体浅、气候干燥、氧化作用强,可能是造成该时期湖相砂、泥沉积物呈现红色的主要原因。     

张掖国家地质公园白垩系下沟组叶肢介化石的发现及古生态与古环境

张掖国家地质公园红山湾白垩纪单型盆地是张掖—民乐盆地的重要组成部分,长期缺乏可靠的生物地层和古生态与古环境研究。本文首次报道了该区下白垩统下沟组叶肢介化石,包括1个种和3个未定种:Eosestheria ovate、E.sp.。结合首次发现的大古植物化石Claophlebis、Podozamites、微古植物化石和前人同位素测年结果,认为地质公园红山湾一带成景地层属于Aptian阶,应为Aptian中晚期。通过对叶肢介个体8个特征参数进行测量,运用PAST软件进行常规统计分析与多元统计分析,按照生态系统,结合发现的大古、微古植物化石,将早白垩世红山湾盆地划分为陆地水生和陆生生态系统,对沉积盆地古生态与古环境进行了恢复与重建。     

山东惠民凹陷东营组尾花介科化石的发现及其意义

在山东惠民凹陷渐新统东营组二段发现了浪花介超科尾花介科Recticytherura ualisicosta gen.et sp.nov.－－U形脊直尾花介（新属、新种），化石产于该段近底部含生物砂质灰岩中。这是本区乃至渤海湾盆地下第三系尾花介科化石的首次发现。对该新属、新种进行了描述并据铰合构造、尾突、放射毛细管及壳壁构造等特征判断其为海相介形类。与之共生的介形类的组合特征、壳壁的元素组成特征及围岩的碳、氧同位素特征反映了微咸－半咸水的沉积环境，并由古湖泊的扩张和古气候分析认为东营组二段沉积期在惠民凹陷发生了一次短暂海泛。     

侏罗纪末至白垩纪非海相介形类生物地层学:回顾与展望

以非海相介形类为依据而建立的侏罗纪末至白垩纪的生物地层学,尤其是欧洲所谓"Purbeck-Wealden层段"(提塘阶顶部至巴列姆阶/阿普特阶底部)和全球同期沉积层的生物地层学建立已久,但这一生物地层学存有很多问题与局限性。本文对中生代晚期(聚焦于早白垩世)的非海相介形类生物地层学的基本原理、历史、目前进展、存在问题和前景进行了综述。因为介形类的繁殖、扩散与成种机制已有比较成熟的研究,所以介形类的生物地层学的应用潜力被认识已久。然而,全球不同地区中生代晚期的非海相介形类众多的研究积累已构成了一个丰富但常常混乱和矛盾的文献库。这些问题不仅存在于介形类的分类鉴定中,也见于关于古环境和系统发育的解释中。虽然地区性的盆地内的介形类生物地层学研究已产生了好结果,并可能能够用于局部地区的高精度对比。但是在进行地区间(盆地间至全球)的对比时,其实用性广遭怀疑。在过去的二十年间,许多学者采用了将今论古的古生物学研究方法,努力修订和更新中生代晚期的非海相介形类的生物地层学与古环境意义,从而促进了地区间生物地层学研究和对比的发展。古生物学家认识到,对于许多非海相介形类动物来讲,它们的分布和扩散不仅仅局限于单个的水系或较小的地理区域,而是和现生的非海相介形类一样,晚侏罗世至白垩纪的非海相介形类动物和它们的卵可被较大的动物或风长距离搬运,跨越迁移的屏障,进行扩散。鉴于以上事实,地区间的对比必须涉及两大内容:分类学的应用与古环境背景。缺乏适用于地区—全球的稳定和一致的分类学系统是进行正确对比的重要障碍。由于大量地方性分类命名、地方性特有动物的假设、与壳体特征相关的分类和生态型认识的混乱,以及对种内变异尺度的统一认识的缺乏,导致了对生物分异度的过高或过低的估量。非海相白垩纪介形类的地层记录受到诸多因素的影响:分类单元的演化与灭绝、扩散事件、当地的环境变化和地区性至全球的气候变迁。在生物地层学的应用中,我们可以通过不同手段去把握同时代的Cytheroidea,特别是Cypridoidea中具重要地层意义的Cypridea属及其亲近者(即CypridoideaMartin,1940)的分类单元的形态变异度。解释种内变异时需要格外谨慎。区分生物自生(内因)导致的变异(遗传的和形态的变异)和环境(外因)导致的变异(生态表型)是一大难题。比较保守的分类学观念(分类单元很少,但变异极大(分类单元中包含了多种生态表型))有助于不同古环境间的(生物地层)对比。另一方法是运用随着时间的古环境变化及其对介形类组合的组成的影响来进行(生物地层)对比。古生物工作者已在利用受环境控制的周期性介形类组合变化建立对比关系方面进行了大量有意义的尝试,但这些工作仍处在争议中。建立全球生物地层学方法,建立统一而持久的分类概念这一目标可以达到,但不可能在短期内实现。用现代的思想(概念)理解和研究非海相介形类的古生物学和古生物地理学及新资料将有助于修订工作的进展。尽管我们对中生代的非海相介形类的演化和分布的认识还很不全面,但目前我们已取得了可喜的进展。盆地间至大陆间的对比是否可行,早已不是问题。目前和未来的指导原则无疑是发展以介形类为基础,并与其他的年代地层学和地质年代学资料及方案相结合的从地区至全球范围的地层对比系统。因为我们正在迈向一个非海相晚中生代介形类生物地层学的重新解释和应用的新时代,我们必须承认我们还有许多东西需要学习。     

西藏南部吉隆盆地晚中新世—早更新世沃马组介形虫动物群

根据在西藏南部吉隆盆地新近纪地层沃马组中获得丰富的介形类化石, 鉴定识别出介形虫9属37种, 其中8个未定种, 根据介形虫动物群在地层剖面上的分布规律, 建立了2个介形虫组合带, 自下而上为: Ilyocypris pentanoda-Qaidamothere vena组合带和Leucocythere mirabilis-Leucocytherella组合带.通过对研究区介形虫组合带与国内外其他地区相同层位的介形虫组合对比, 将沃马组的时代厘定为中新世晚期—早更新世.      

柴达木察尔汗盐湖贝壳堤剖面介形类组合及其环境意义

柴达木盆地察尔汗贝壳堤剖面记录了约39.7～17.514CkaB.P.期间古湖泊高湖面扩张、收缩的演化历史。剖面中丰富的介形类,皆为我国东部山间盆地～平原区系与西部高原区系常见种。依据青海地区现代介形类分布调查,可知研究剖面高湖面发育期为淡水湖,其中高分异度介形类组合代表近静水的浅湖环境,单种或近单种土星介大量出现层位指示缓流水环境,大量原生双壳类共生可能指示静水、较深水环境。据地层中介形类分布,自下而上划分为7个组合-沉积环境带,分别为:①少量湖沼种出现（积水洼地形成带）——湖泊前期,②单种缓流水种连续出现（湖泊初始形成带）——高湖面初始形成期,③高分异度组合、介形类富集（浅水大湖带）——高湖面水深加大期,④中分异度组合、介形类少量出现（深湖带）——高湖面最盛期,⑤中分异度组合、介形类少量出现、双壳类连续富集（湖泊变浅带）——高湖面略下降期,⑥缓流水介形类繁盛、双壳类多少不等（湖泊水位下降带）——古湖泊退缩期和⑦介形类稀少带——古湖泊快速消亡期。贝壳堤剖面所见双壳类在现代介形类调查区域没有发现,它们在地层中的出现,进一步指示大体相当MIS3阶段时期柴达木盆地比现代更温暖的气候背景,降水条件好于现代。