早期地球海洋水化学分带的理论预测

寒武纪早期及以前的地球海洋(520 Ma;以下简称为"早期地球海洋")具有广泛缺氧分层和有限氧化剂供应等特点,其化学特征可与现代海洋陆架区沉积物孔隙水类比.依据相似的地球化学原理和对于早期地球海洋化学形成机制的理解,本文提出早期地球海洋在陆架-斜坡浅水-中等水深区域在理想化条件下可能存在多个由不同氧化还原过程控制的动态化学分带,从近岸浅水到远洋深水依次发育:氧化带、NO3?-NO2?富集带、Mn2+-Fe2+富集带、硫化带、CH4富集带和深水Fe2+区.它们是大气自由氧对表层海水的氧化、化学跃变层之下反硝化作用、近岸区域锰铁氧化物还原作用、硫酸盐还原作用、产甲烷作用和深水热液Fe2+输入动态平衡后的结果.该化学分带模型细化了目前已有的古海洋水化学状态分类,对现有的古海洋"硫化楔"模型进行了扩展和补充,并较好解释了早期地球海洋不寻常的Mo-S-C同位素地球化学记录.该化学分带模型对未来早期地球海洋化学演化及元素生物地球化学循环研究具有指导意义.     

梅树村剖面离子探针锆石U-Pb年代学：对前寒武纪-寒武纪界线的年代制约

前寒武纪-寒武纪之交是地球演化历史上最重大的变革时期之一.前寒武纪-寒武纪界线年龄的准确确定对理解超大陆裂解、早期生命辐射、全球生物地球化学循环以及环境变化等一系列全球性的重大科学问题至关重要.云南梅树村剖面曾经是前寒武纪-寒武纪界线全球标准层型剖面和点位的三个候选剖面之一.对梅树村剖面的凝灰岩层（即第5层）进行了高精度SIMS锆石U-Pb定年,对本文13个谐和SIMS数据和Sawaki等人（2008）所测的4个nano-SIMS数据进行加权平均可以得到206Pb/238U年龄为（535.2±1.7）Ma（MSWD=0.53）,这很可能是目前对梅树村第5层凝灰岩年龄的最佳估计值.这个新的年龄结果说明梅树村剖面的前寒武纪-寒武纪界线应该更接近小歪头山段底部的A点而不是中谊村段上部的B点,并为华南前寒武纪-寒武纪地层对比提供了一个可靠的年龄控制点.     

寒武纪大爆发的因果关系

寒武纪大爆发是长期受多学科领域关注的基础前沿课题.本文从动物门类的化石首次出现、分异演化时间、环境变化、发育基因调控网路以及生态效应等几个方面来讨论它们与寒武纪大爆发的因果关系.动物门类的化石首次出现时间主要集中在寒武纪的前三个阶(541~514 Ma),体现出突发性、阶段性和不等时性.动物门类分异演化的时间,目前还存在深时分异和浅时分异的争议.控制动物发育的基因调控网络早在动物分异演化之前就已经形成,表明基因调控网络的建立是寒武纪大爆发的前提条件,但不是充分条件.因此,寒武纪大爆发需要环境激发因素.海水氧化还原条件和化学成分的变化以及营养物质的补给是最受关注的环境诱发因素.海洋生态环境内营养物质的富集通常会导致原始生产力的过剩,并不一定直接对应于动物多样性增长.埃迪卡拉纪至寒武纪过渡时期海水的持续氧化、钙和其他离子浓度的变化以及总盐度的降低可能是触发寒武纪大爆发的主要环境因素,但需要更精确的年代地层学、地球化学和动物发育生理学等数据加以验证.很多学者认为寒武纪大爆发是一种生态现象,即后生动物于寒武纪早期在生态上获得空前的成功.生态效应需要大量不同类型的动物来实现.因此,动物与动物之间以及动物与环境之间,复杂生态关系的建立也是寒武纪大爆发的结果而不是原因.不可否认,生态效应的积极反馈作用可以促进生物多样性增长.寒武纪大爆发是由环境变化突破关键约束而导致的以后生动物为主导的海洋生态系统的初次建立,通过"生态雪球"效应连锁反应得以实现.     

寒武纪早期南华盆地盐度及水文动力学过程重建

尽管对寒武纪早期南华盆地已开展了大量古环境重建研究,但南华盆地在寒武纪早期与广海之间的连通性仍不明确,这阻碍了对该时期海洋氧化还原状态演化及其与寒武纪大爆发关系的深入认识.针对上述问题,本研究分析了来自南华盆地内不同水深的三个下寒武系剖面(陆架边缘相道沱、斜坡-盆地相袁家和渣拉沟)的全岩B/Ga组成——这一新近提出的、可用于地质历史时期水体盐度重建的理想指标,以期对寒武纪第2～3期南华盆地的盐度及水文动力学过程进行重建.结果显示,在寒武纪早期南华盆地内的水体盐度存在一个由浅水向深水逐渐增加的梯度,该梯度在九门冲组/牛蹄塘组/渣拉沟组的黑色页岩沉积阶段尤为显著.我们认为该盐度梯度可能是在一个中等局限盆地内由临近陆块上输入大量淡水和广海输入海水相混合的结果.在约9Myr的研究区间内,三个剖面的水体盐度均显示出逐渐增加的趋势,这可能反映了全球海平面升高或区域构造活动所引起的广海海水输入的增强.推测南华盆地与广海之间连通性的增强可能减弱了盆地内水体的分层性,同时缩小了缺氧环境在深水的发育,这与其他全球因素(如大气氧含量增加)一起导致了南华盆地内氧化海水的扩张,并进一步影响了寒武纪生命大爆发在华...     

中国寒武纪综合地层和时间框架

寒武纪是显生宙第一纪,见证了动物的爆发式快速演化过程,标志着地球从微生物为主导的前寒武纪生态系统转变为以动物为特征的显生宙生态系统.然而,全球寒武纪地层对比困难,高分辨率年代地层系统还未完全建立,严重制约寒武纪地球-生命系统演化历史的研究.文章简要介绍国际寒武系四统十阶年代地层系统的形成历史和已经建立的幸运阶、鼓山阶、古丈阶、排碧阶和江山阶的定义与"金钉子"(GSSP),概述第二阶、第三阶、第四阶、第五阶和第十阶底界厘定工作进展,重点阐述寒武系底界的全球对比问题,以及寒武纪化学地层和同位素年代学的研究现状和存在问题.在简要回顾中国寒武纪年代地层研究历史的基础上,根据国际寒武纪年代地层研究进展,对以华南为基础的中国寒武纪年代地层和时间框架进行了修订,新建肖滩阶作为中国寒武系第二阶.全面介绍中国华南、华北和塔里木三个主要构造地层分区寒武纪综合地层(生物地层、化学地层和同位素年代学)研究进展,并对中国不同地层分区寒武系底部地层发育特征、底界识别和存在问题进行分析和讨论;同时还对三个主要地层分区寒武系上部白云岩地层的划分与对比提出建议.     

距今2.52亿年前后的生物地球化学循环与海洋生态系统崩溃:对现代海洋的启示

在2.52亿年前的二叠纪-三叠纪之交,海洋系统出现了海水表面温度的快速升高、最严重的动物大灭绝和生物地球化学循环的变化,这对研究现代海洋生态系统具有很好的启示意义.随着当时阶段性的全球变暖,海洋系统碳、氮和硫的地球化学循环从动物大灭绝前的解耦关系转变到大灭绝期间的耦合关系.后者又从动物大灭绝第一幕的碳与氮的耦合关系转变到大灭绝第二幕的碳、氮和硫的耦合关系,显示了海洋环境和动物危机不断加剧的变化过程.也就是说,当海洋从第一幕的缺氧发展到第二幕的硫化时,生态系统就从生物危机发展到生态危机.元素循环耦合关系的出现说明了在当时的海洋系统中以几种主要的循环途径占主导,参与元素循环的途径多样性明显在降低.这一解剖案例显示了元素地球化学循环的变化可以很好地指示了地质时期全球变暖所引发的海洋生态系统的阶段性崩塌.实际上,地质环境中元素循环的这种耦合/解耦关系与环境条件有密切关系,而这种环境条件又影响生态系统(如缺氧导致生物大灭绝、硫化导致生态系结构转变).在现代海洋系统,全球变暖所引发的碳和氮的耦合关系已经在局部海区出现.如果这种耦合关系进一步发展到全球规模,就会出现碳、氮和硫的耦合关系,海洋生态系统将会出现严重危机.     

钼海洋地球化学与古海洋化学重建

近年来,钼(Mo)元素有关的地球化学指标在刻画古海洋化学环境上发挥越来越重要的作用.本文系统介绍了Mo在海洋地球化学循环过程中的富集和同位素分馏基本原理及其在古海洋化学重建中的具体应用.综述表明:铁锰氧化物/氢氧化物的吸附和H2S的硫代作用是Mo在沉积物中富集的主要途径.因此,缺氧沉积物中Mo的富集通常反映了水柱和/或沉积物孔隙水中H2S的出现.硫化沉积物中Mo富集程度除与水柱或孔隙水中硫化程度有关外,还与海洋Mo库的大小有关.基于上述原理,对海洋硫化沉积物中Mo及Mo/TOC的地史演化重建表明:海洋Mo库演化与大气和海洋的演化历程具有很好的对应关系,表现出与地球两次大气-海洋氧化事件对应的阶段性演化特征.Mo同位素分馏原理及应用表明:强硫化沉积物可以有效记录沉积时海水的Mo同位素组成,而其他过程,包括锰铁氧化物/氢氧化物的吸附作用、低浓度H2S作用等均会导致沉积物不同程度富集轻Mo同位素.成岩作用可能会导致上述Mo富集和同位素分馏过程复杂化.在对沉积时海水的Mo同位素组成和不同水体环境下输出的Mo同位素组成进行必要约束的前提下,应用Mo同位素质量平衡模型可以对地质历史时期海洋总体的氧化还原状态进行定量重建.综上,Mo对局部和全球海洋的氧化还原状态变化敏感,可以有效应用于古海洋不同尺度的水体化学重建;但由于海洋化学过程的复杂性,在应用Mo地球化学指标进行古海洋化学重建时需要注意可能的多地球化学过程叠加的干扰.     

广西杨堤剖面上泥盆统弗拉阶-法门阶之交磷质微球粒的发现及其地球生物学意义

利用醋酸酸解法处理广西桂林杨堤剖面上泥盆统弗拉阶-法门阶(F-F)之交的样品,获得了大量保存完好的磷质微球粒.其直径为150?m左右,球状、扁球状或椭球状,球体外表面光滑,并发育脐状浅凹,球体为实心,内部由浅色的磷灰石和深色的有机质相间分布形成同心环带结构.所有磷质微球粒与牙形刺共同保存,而磷质微球粒的丰度明显低于同层位的牙形刺.显微激光拉曼微区分析表明:磷质微球粒的外壳和内核的拉曼光谱特征分别与牙形刺Palmatolepis sp.的齿片和齿台十分类似.此外,磷质微球粒的富集与藻类生物繁盛在时间上基本一致,而滞后于海水营养盐激增.基于磷质微球粒与牙形刺在丰度的相关性、成分的相似性以及与鱼类耳石在形态和结构特征方面的相似性,本文认为磷质微球粒可能是牙形动物的"耳石",其形成可能与海水富营养化有关.晚泥盆世陆源输入的增加、海底热液活动以及缺氧的底层海水上涌等活动可能导致了海水营养盐富集,并由此诱发菌藻类生物的繁盛,从而可能刺激了牙形动物分泌磷质微球粒—牙形动物"耳石".本文以磷质微球粒为纽带揭示了生物-环境之间的耦合关系,为晚泥盆世F-F之交的生物灭绝成因提供了新的证据.     

贵州独山地区晚泥盆世F-F生物灭绝后的先驱生物及其在生态系统重建过程中的意义

生物集群灭绝后, 大多数地区变成一个没有或缺乏生态系统的“生态裸地”. 研究率先进入这一“生态裸地”的先驱生物和在这一“生态裸区”上早期生态系统的形成过程, 对于阐明生物集群灭绝后生物演化非常重要. 晚泥盆世弗拉期(Frasnian)-法门期(Famennian)(F-F)之交生物集群灭绝事件后, 在贵州独山地区遗迹化石的出现和繁盛明显早于其他生物实体化石. 一些构造相对简单、在沉积物表面活动并以食沉积物为主的造迹生物往往率先进入这一集群灭绝后的“生态裸地”, 其习性构造经历了由简单到复杂的、从由二维层面到三度空间的开拓和发展, 遗迹化石的结构显示出这类造迹生物改造沉积物的能力逐渐增强、分异度逐渐增大的觅食效率提高, 逐步建立起一个新的生态系统的基础. 这个过程与前寒武纪-寒武纪之交的遗迹化石所显示的演化特征颇为相近. 弗拉期-法门期生物灭绝事件之后, 独山地区法门期的实体化石因泥盆纪-石炭纪界线之交的又一次灭绝事件只存在复苏阶段, 而缺少辐射阶段, 但遗迹化石结构和多样化演化的特征显示其经历了复苏期和辐射期两个发展阶段. 遗迹化石的演化为其他生物的复苏发挥了必要的生态链铺垫作用. 在生物集群灭绝后的“生态裸地”上, 随着导致灭绝事件的环境因素逐渐消失, 新生态系统的重建经历了“雏形生态系统”和“基础生态系统”两个形成生态链的铺垫阶段后, 逐步形成了一个“发达生态系统”. 新生态系统的建立为生物群复苏奠定了重要的基础.     

晚泥盆世F-F之交菌藻微生物繁荣与集群绝灭的关系: 来自碳同位素和分子化石的启示

广西桂林杨堤斜坡相碳酸盐岩的无机、有机碳同位素, 分子化石和相关地球化学资料显示, 从上泥盆统弗拉阶上rhenana带至linguiformis带顶部, δ¹³C_carb和δ¹³C_kerogen正偏, 其值分别从+0.43 (‰ V-PDB) → +3.54 (‰ V-PDB)和从−29.38 (‰ V-PDB) → −24.14 (‰ V-PDB), B* (Ba* = Ba/ (Al2O3 X 15%))从0.015上升至0.144, TOC从0.02%上升至0.21%, V/Cr从0.3上升至2.0, Sr/Ba从3.20上升至49.50, 表明晚泥盆世弗拉阶-法门阶(F-F)之交生物量和生物产率以及有机碳的埋藏量是增加的, 水与沉积物界面附近由富氧到少氧, 沉积环境的含盐度增高. 上泥盆统弗拉阶顶部至法门阶下部, 分子化石丰度有所增加, 分子化石类型主要由正构烷烃、类异戊二烯烃、萜烷、甾烷构成, 其特征表明, 分子化石的母体生物主要为海洋浮游植物、浮游动物和底栖非光合作用的菌类. 因此文中认为, F-F之交生物集群绝灭的多期性、选择性、全球性和地质学意义上的同时性是菌藻微生物繁荣、中-低纬度浅水海洋生态环境不断恶化、积累的结果, 是陆地生态系与海洋生态系遥相关的具体体现. 简化的因果链是: 晚泥盆世裸子植物、高大乔木、多重结构森林出现→化学和生物化学风化盛行→真正意义土壤广为发育→地表径流向滨-浅海输送的有机物和营养物质增多→陆表海由超寡营养到富营养化→浮游植物和浮游动物等低等菌藻微生物繁荣、频繁的赤潮、海洋水团缺氧→中、低纬度浅水海相生物集群绝灭. 陆表海富营养化、缺氧使得有机碳埋藏量增加导致大气CO₂浓度降低致使气候变冷和海平面下降可能也是中、低纬度浅水海相生物集群绝灭值得关注的因素.     

滇黔桂盆地及邻区二叠系乐平统层序地层格架及其古地理背景

滇黔桂盆地及邻区的二叠系乐平统, 包括吴家坪阶和长兴阶; 其沉积相类型多样, 沉积相分异明显, 为层序地层研究提供了得天独厚的有利条件. 大致相当于吴家坪阶的地层构成一个三级层序, 而大致相当于长兴阶的地层组成另一个三级层序. 在连陆台地上, 吴家坪阶为一套含煤碎屑岩系地层, 而且在孤立台地上的灰岩层中也发育煤层, 连陆台地边缘和孤立台地的迎风浪部分主要为颗粒滩相灰岩; 长兴阶, 连陆台地上主要由开阔海台地相灰岩组成, 在孤立台地上以及连陆台地边缘为一套海绵生物礁灰岩. 在台盆中, 乐平统为一套盆地相泥页岩夹硅质岩; 在钦州至防城一带, 覆盖在深水盆地相地层之上的是巨厚的乐平统磨拉石粗碎屑岩地层. 这些特征表明了研究区域乐平统复杂的时空相变. 从沉积物的时间演化序列和沉积相的空间展布形式所代表的规律性入手, 结合生物地层和年代地层资料, 可以建立能反映出地层记录中“两种相变面和两种穿时性”的层序地层格架; 最后, 系列层序地层格架栅状图及其相应的古地理图, 又可以较为清晰地显示出研究区域乐平统的沉积序列特征和古地理演变特点. 2个三级层序所构成的乐平统, 与欧美一带以持续性海退为特征的同时代地层形成较大差异. 更为特别的是, 如果说瓜达鲁普世末期的生物灭绝事件与“东吴运动第一幕”不整合面所代表的海退事件存在关联的话, 那二叠系与三叠系之交的更大规模的生物灭绝事件则与研究区域“二叠系-三叠系”之交的淹没不整合面所指示的快速海侵事件相对应, 从而表明了海侵-海退事件所代表的环境变化与生物灭绝事件之间较为复杂的关系.     

南盘江地区二叠纪-三叠纪之交浅水台地古氧相研究

海洋缺氧被认为是导致二叠纪末生物大灭绝的重要原因之一,但是缺氧时限和缺氧程度在不同地区的差异仍未得到很好的解决.为深入探索二叠纪-三叠纪之交浅水相区海洋缺氧的演变过程和形成机理,对位于"大贵州滩"台地内部打讲剖面的二叠系-三叠系界线地层中的生物组成和关键地球化学指标进行了系统研究.大灭绝前的浅水碳酸盐岩台地表现出低硫(总硫,黄铁矿硫),低黄铁矿硫/有机碳比值(硫黄铁矿/C有机),低黄铁矿化系数(DOP)的特征,同时记录了碳同位素的负偏和硫化氢气体释放事件,表明该时期以氧化环境为主;大灭绝后的各种地球化学指标显示浅水台地开始向贫氧-缺氧环境转变,但缺氧程度不高,主要为贫氧-缺氧相.以此为基础,本文提出该时期南盘江盆地古氧相的基本演变模式,即大灭绝前频繁的火山活动释放大量CO2,SO2等气体,使得气温出现上升,导致陆地生态系统开始瓦解,陆地风化速率加快,陆源输入的增加引发碳同位素负偏;与此同时,陆源物质输入的增加还导致海洋贫氧层(OMZ)扩张.当OMZ间歇性入侵透光带时,导致H2S气体向浅水台地释放,从而引发黄铁矿埋藏脉冲式上升的现象.大灭绝后,气温急剧上升,陆地风化速率加剧,OMZ急剧扩张,"大贵州滩"浅水台地开始向贫氧-缺氧环境转变.由此可见,二叠纪末的生物大灭绝是由火山活动增强,升温事件和海洋缺氧等一系列环境因素引发的.结合最新的研究结果,笔者认为该时期的升温事件是引发生物大灭绝的主导因素,同时也是导致海洋缺氧加剧的主要原因.此外,本文新的地球化学数据进一步证实了该地区的微生物岩形成于贫氧-缺氧环境.     

二叠纪-三叠纪之交环境的不稳定性和生物危机的多阶段性: 浙江长兴微生物分子化石记录

从生态系统的底层——蓝细菌和绿硫细菌出发, 从分子化石角度分析浙江长兴煤山剖面的环境变化和生物危机的特点. 系列2-甲基藿烷(C₂₈-C₃₂)指数揭示了二叠纪-三叠纪之交蓝细菌的剧烈变化, 蓝细菌在动物灭绝期间和期后出现多次(至少两次)繁盛, 反映了生态系统和水体营养条件的不稳定性. 2-烷基-1,3,4-三甲基苯系列化合物(C₁₂-C₂₃)指标与姥鲛烷/植烷比值(Pr/Ph)共同揭示了沉积环境快速多变的氧化-还原条件. 这些分子化石参数记录了二叠纪-三叠纪之交处于一种极度不稳定的环境. 这种环境条件长期的极度不稳定状态与生物危机的多阶段性、生物复苏的长期性相吻合. 因此, 生物危机的多阶段性与生物复苏的长期性是统一的, 它们都是对环境条件不稳定性的响应.     

基于矩阵算法的海洋-大气耦合矢量辐射传输数值计算模型

基于矩阵算法开发了适用于精确计算海洋-大气耦合矢量辐射传输方程的数值计算模型- PCOART. PCOART首先将矢量辐射传输方程进行傅里叶展开, 得到与方位角独立的矢量辐射传输方程. 进一步离散天顶角, 得到矢量辐射传输矩阵方程, 并利用加倍法进行数值求解. 根据辐射在海洋-大气界面的反射和折射性质, 将海洋和大气矢量辐射传输过程进行耦合, 得到海洋-大气耦合介质系统的矢量辐射传输数值计算模型. 通过与MODIS精确瑞利散射查找表的比较, 说明PCOART计算瑞利散射辐射的Stokes矢量是精确的, 其对多次散射和偏振的处理是正确的. 同时, 通过Mobley水体辐射传输标准问题的验证, 说明PCOART适合于计算水体辐射传输问题. PCOART是精确计算海洋-大气耦合介质系统矢量辐射传输的得力工具, 它为进一步深入研究海洋-大气耦合介质系统辐射传输的偏振特性及遥感信息反演打下基础.     

煤山二叠纪-三叠纪过渡期事件地层时序的微观地层记录

煤山剖面二叠纪-三叠纪过渡期24～29层微观地层特征,清晰地显示了这一关键地层段持续的缺氧及频发的风暴扰动、固结基底／硬底构造、火山喷发、陆地风化和丘状微生物岩发育等事件的整体时序关系,为综合探讨二叠纪末期生物灭绝的机制提供依据．晚二叠世长兴组24层以发育有机质微细纹层为主,间断性受到风暴形成的底流冲刷,暗示这一时期静滞、分层和缺氧的海洋主体环境．晚二叠世末期快速海侵事件发生于24d层顶部,以典型的硬底构造发育为特征．持续的陆源火山物质风化和向海洋搬运沉积,使得以伊利石为主的黏土矿物广泛存在并贯穿二叠纪生物灭绝事件的整个过程．但是,发育正粒序火山玻屑的25层“界线黏土”却是强烈的火山喷发物在海洋直接沉降的结果．表现在27—2层上部的固结基底构造,发育Glossifungites遗迹等强烈生物扰动和塑性基底特征,代表着与牙形刺Hindeodusparvus的开始出现相一致的快速海侵事件的发生．27-5层微弱的丘状微生物岩的首次发现,表明华南浅水碳酸盐台地发育的微生物岩应属于早三叠世最早期,同时也代表了二叠纪末生物灭绝事件的最终结束．     

浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学研究进展

"湖泛"是指湖泊水体中(包括沉积物)富含大量藻源性(或草源性)的生物质,在微生物的分解作用下,大量消耗氧气,出现厌氧分解,微生物在还原条件下,促进许多"黑臭"物质的形成,进而影响水质和湖泊生态系统结构与功能乃至造成环境灾难.与湖泛发生时的环境特征(如低溶解氧,低p H,高有机质,高总磷、总氮)相对应的是其简化的食物网结构和特殊的微生物类群.本文将主要针对湖泛中的微生物群落及其在物质循环中的作用展开综述.研究显示湖泛水体中主要微生物类群,如真菌、细菌厚壁菌门的梭菌以及产甲烷古菌等,在有机质的快速分解和厌氧矿化过程中发挥着重要作用;沉积物中主要的微生物功能群,如硫酸盐还原细菌、铁还原细菌、甲烷厌氧氧化菌和反硝化细菌等,是湖泛致黑物质形成的关键.缺氧及厌氧条件下碳、硫和铁等元素生物地球化学过程的相互关联以及多种微生物之间形成的互营共生可能是湖泛过程中功能微生物的重要特征.湖泛中微生物功能的进一步研究,亟需借鉴海洋低氧区及深海沉积物的经验,引用先进研究手段,提出可靠的生物地球化学证据.浅水湖泊湖泛(黑水团)中的微生物生态学探索将有助于从机理上揭示湖泛黑臭的成因.     

塔里木地台北部寒武纪-奥陶纪层序地层及其与扬子地台和华北地台的对比

以详细的露头层序地层研究为基础,概述了塔里木地台北部寒武纪-奥陶纪的层序地层系统.该系统以不同级别的层序为基本单元所构成,包括35个三级层序,12个超层序,4个超层序组和2个巨层序.同时,结合地震剖面和钻井资料,对其中的重要层序界面特征进行了讨论,并通过生物地层与层序地层相结合的方法,标定了重要层序界面的年龄.通过对塔里木地台寒武纪-奥陶纪层序地层与扬子地台和华北地台同期层序地层的对比研究发现,其间有较好的对应关系.说明寒武纪-奥陶纪时中国三大地台上碳酸盐岩层序的发育主要受控于大区域和全球性的海平面变化.这为在我国三大地台区寒武系-奥陶系中开展以层序地层学为基础的高分辨率年代地层体制研究提供了理论支持.     

中国的寒武纪大爆发研究:进展与展望

寒武纪大爆发研究是改革开放以来中国地球科学领域取得重大成就和享有国际盛誉的代表性研究方向之一.文章首先简要回顾中国在寒武纪大爆发研究领域的发展历程,认为可将其划分为三个阶段.新中国成立后的前30年是研究积累阶段.改革开放初期,通过参与全球前寒武系-寒武系界线"金钉子"的竞争快速进入该领域国际前沿.紧接着以澄江动物群为代表,一系列寒武纪特异埋藏化石群的发现和研究掀起了全球寒武纪大爆发研究的新一轮热潮. 21世纪以来进入快速发展阶段.以瓮安生物群等为代表,埃迪卡拉纪多种保存方式动物化石的发现填补了动物在寒武纪大爆发之前的演化空白.与此同时,通过多学科交叉和广泛的国际合作,在寒武大爆发过程和环境背景方面获得一系列新认识,对全球该领域的快速发展起到推动作用.文章重点总结了中国在该领域的主要学术贡献,如澄江动物群中节肢动物、后口动物特别是脊索动物的起源和早期演化研究,以及瓮安生物群中动物胚胎化石和微型成体化石的研究等.在此基础上,结合全球研究进展,对中国学者提出的寒武纪大爆发多幕式演化模型进行了新的解读.另外,文章还概述了中国在寒武纪大爆发领域生物与环境协同演化方面的主要研究进展,包括雪球事件和地球第二次大氧化事件的研究等.最后简要分析了寒武纪大爆发研究领域当前存在的关键科学问题,并对该领域未来的研究发展提出建议.     

中国志留纪综合地层和时间框架

志留纪是显生宙内,除第四纪和新近纪外,历程最短的一个纪,是奥陶纪大灭绝后生物多样性快速复苏、板块聚合、大洋消失或变窄、气候和海平面多变、生物地理区系弱化和植物开始占据陆地的一个重要而特殊的时期.志留系又是第一个建立全球年代地层标准(四统、七阶)的系,但在20世纪80年代中期开展的"后层型"研究后发现,一些阶的底界层型,由于定义不精准和/或层型剖面的先天缺陷、关键标准化石始终未曾发现等,精时对比受到制约.本文剖析中国志留系发育特点,综述近些年来在生物地层、年代地层、事件地层(如沉积相分异,黑色页岩、海相红层和碳酸盐岩与生物礁的时空分异)、化学地层、构造地层(如华南志留纪晚期地层的广布及其构造意义)等方面取得的主要研究进展,指出目前存在的和今后需重点关注的问题.年代地层学研究不宜只集中在一条界线上,需注重界线上下的生物、化学、磁性、环境、年龄等多领域的综合交叉,提高层型的优质度,延伸在区域和全球的对比价值.期盼我国志留系研究在兰多维列统生态地层、盆地分析及综合地层的精时对比,温洛克世至普里道利世年代地层框架的确立和对比,化学和磁性地层研究及关键层段绝对年龄的测定,古地理与大地构造研究的深化,陆地生态系统早期演化等方面取得重要成果,并在个别统、阶的底界层型的再研究中发挥重要作用.     

寒武系碳同位素漂移事件的全球对比性分析

通过分析目前寒武系已有的δ13C数据,从中至少可筛选出4次具有跨板块对比潜力的碳同位素漂移事件.由下至上标定为：（1）寒武系底界幅度介于4‰～10‰的负漂移,相当于＂BACE＂;（2）纽芬兰统幸运阶之顶至第2阶底,幅度大于5‰的正漂移,相当于＂ZHUCE＂;（3）第二统与第三统界线处δ13C最小值为-3‰～-5‰的负漂移,对比为＂ROECE＂;（4）芙蓉统排碧阶底部幅度约4‰的正漂移——＂SPICE＂.这4期碳同位素漂移与海洋环境重大变化及其引发的生物演化事件在时间上存在关联性,表现为：＂BACE＂与同期的大洋缺氧事件以及艾迪卡拉纪生物灭绝事件对应;＂ZHUCE＂与扬子地台第3小壳化石组合带对应;＂ROECE＂与同期三叶虫绝灭及海进事件对应;＂SPICE＂则与同期三叶虫绝灭及海退事件对应.另有一些源于区域剖面的漂移,其是否具有大区之间的对比意义,尚需对不同板块的同时代地层做更多的数据测试方可定论.