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    "深时生命与环境:纪念郝诒纯院士百年诞辰"主题专辑
    特约主编致读者
    特约主编致读者
    舒德干,席党鹏,苏新,万晓樵(执笔)
    2020, 27(6): 0-0. 
    摘要 ( 99 )   PDF(384KB) ( 172 )  

            这本专辑是郝诒纯院士的学生以及学生的学生,共同为纪念恩师100周年诞辰而撰写的。郝诒纯老师在中国开创了微体古生物学的教学与研究。这一研究随后在古海洋学、能源地质和环境地质等领域中形成了突出贡献。在老师的教学活动中,除了中、新生代微体古生物方向外,早年还向古老时代扩展,致力于微体古生物学的一个特殊分支——寒武纪高肌介(介形类)的研究,并培养舒德干博士进行精深的探索。在随后的研究中,舒德干教授带领团队将这一领域从寒武纪微体化石研究扩展至寒武纪生命大爆发探索,在生命进化领域形成具有国际影响的理论。微体古生物与古海洋学是郝老师创新发展的代表性领域,其成就主要体现在5个方面:第一,在我国率先开展微体古生物学的教学与研究;第二,开创钙质超微化石的研究,填补我国该学科的空白;第三,将计算机技术应用于微体古生物学研究;第四,将微体古生物学应用于含油气盆地勘探;第五,将微体生物学研究推向海洋科学。郝老师学术生涯的后期,研究领域向大化石拓展,在脊椎动物学领域也培养了优秀学生,在研究上形成了优质成果。本专辑三个主题的篇篇文章,便是郝诒纯老师的弟子们继承恩师的学术思想,并将其发扬光大而结出的学术硕果。
            寒武纪生命大爆发代表着地球历史上一次伟大的动物创新事件,大量丰富、保存精美的化石,为探索各动物门类的早期起源和辐射演化提供了一个绝佳的窗口。舒德干教授领衔的学术团队系统回顾了澄江动物群的研究历史,阐述了澄江动物群研究的科学价值和人文哲学意义。团队的5篇文章从不同角度,论证了三幕式寒武纪大爆发假说对理解早期生命演化具有的重要指导意义;通过对埃迪卡拉纪晚期高家山生物群古生态学的研究,揭示了前寒武纪与寒武纪之交海洋生态系统的多样性;全面总结了寒武纪纽芬兰世小壳化石研究,识别出丰富的寒武系第二阶底界的标志化石;详细评述了寒武纪叶足动物的谱系位置、演化、形态特征和生态,指出寒武纪叶足动物可能蕴涵着解译节肢动物起源及早期演化的关键信息;建立了刺胞动物在寒武纪早期的演化框架,发现从幸运阶到第三阶刺胞动物体型明显增大、分异度和丰度在幸运阶达到顶峰,然后在第二阶第三阶开始衰减的重要演化历程。腕足动物在寒武纪大爆发期间海洋底栖动物群落构建中发挥着重要作用,该团队还揭示了华南寒武纪早期磷酸钙质壳腕足动物的多样性及其形态差异,并提出舌形贝型亚门腕足动物可能在寒武纪第二世初起源于东冈瓦纳与华南板块,随后开始向全球扩散的论点。
              微体古生物与古海洋研究团队亦具有不俗实力。本栏目文章涉及有孔虫、介形虫、放射虫、钙质超微、轮藻、硅藻和微古鱼类等众多门类研究成果。在中—新生代东特提斯洋沉积与演化这一热点领域,作者们通过有孔虫化石,生动再现了西藏特提斯侏罗纪—古近纪的动态古地理演变,为特提斯洋的形成和发展提供了可靠的生物古地理约束;还建立了精细的西藏特提斯白垩纪—古近纪生物地层框架,为该时期重大地质事件的恢复提供了基础;在塔里木盆地西部,对白垩纪—古近纪地层框架、古新世/始新世极热事件、特提斯海侵海退事件等课题的研究同样取得了新进展。在古生代微体古生物研究中,建立了可与全球对比的华南维宪阶精细的有孔虫生物地层序列,全面回顾了华北板块奥陶纪牙形石生物地层研究,并详细分析了滇黔桂盆地早二叠世有孔虫的生物地层及古生态;以居群为单位的轮藻化石研究新思路在生物地层对比中可发挥重要作用。同时,古海洋、古湖泊和全球变化是团队研究成果倍出的领域。作者们通过分析加利福尼亚洋流早更新世以来钙质超微化石和硅藻化石等记录,提出了该区涌升流受长周期“似太平洋年际震荡模式”控制的假设;通过对台西南海盆底栖有孔虫及其壳体氧碳同位素研究,恢复了其近5万年来冷泉微生境变迁记录,识别出系列甲烷喷溢间歇性增强事件;重建了云南云龙天池末次冰消期的硅藻生物多样性变化历史,发现在长时间尺度上,气候变暖有利于高山湖泊生物多样性;通过海洋调查获得沉积硅藻高分辨的空间展布特征,论证了硅藻分布与海洋环境因子的关系;系统研究了冲绳海槽表层沉积物中的放射虫群落组成特征及影响因素;论述了南黄海辐射沙脊群海域表层沉积物中底栖有孔虫埋葬群分布特征。古生物与古海洋科学研究向微观发展,鱼类微体(器官)化石被不断探索,云南关底组丰富的鱼类微体化石为其时代厘定提供了不可替代的证据。
            古脊椎动物研究虽然文章篇数不多,却是本专辑的特色,显示了郝老师弟子团队研究多元化的结果。新疆塔里木盆地近期发现的保存较好、具确切甲胄证据的奥陶纪鱼形动物化石,是我国乃至亚洲目前已知发现最早具外骨骼证据的鱼形动物;对产于甘肃三叠纪地层中的中华原始软骨硬鳞鱼的研究,提出原始软骨硬鳞鱼属于鲟形鱼类的基干类群;翼龙是生存于中生代的一类著名的会飞翔的爬行动物,产于早白垩世准噶尔盆地的乌尔禾翼龙动物群、吐哈盆地哈密翼龙动物群和辽西热河生物群中的翼龙化石,不仅是新发现,其生态和埋藏特征还证实了火山活动是形成中国西北和东北早白垩世生物多样性差异的重要原因;内蒙古鄂尔多斯地区早白垩世新的翼龙类化石——郝氏鄂托克翼龙,为早白垩世翼龙的分布与演化提供了新的材料。
            弟子们的这些文章展现了郝诒纯老师科研事业的发展和学生们的成长。在不同年代文献中,常可见“郝诒纯是著名地质学家、教育家和社会活动家”的介绍。在郝老师百年诞辰纪念日,若看到学生们在各自工作领域做出的成绩,一些佼佼者更继承了老师地质学家、教育家和社会活动家的称号,相信老师会倍感欣慰。此时,我们希望通过这一专辑来共同表达对郝诒纯老师的缅怀。她的人格魅力和学术造诣,一直激励着我们努力奋进,潜心探索生命早期演化的奥秘,刻苦洞察微体古生物与古海洋环境的真谛。愿老师开创的科学事业能在一代代学生中发扬光大、成果层出不穷。(本专辑得到国家自然科学基金重大项目“中国陆相白垩纪科学钻探高分辨率古环境记录与古气候演化”(4179045)和 “111计划”项目(B20011)的资助)

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    主编推荐
    主编推荐《澄江动物群的核心价值:动物界成型和人类基础器官诞生》
    王成善
    2020, 27(6): 0-0. 
    摘要 ( 136 )   PDF(384KB) ( 163 )  

    推荐《澄江动物群的核心价值:动物界成型和人类基础器官诞生》

    编者按:舒德干院士与韩健研究员完成的学术论文《澄江动物群的核心价值:动物界成型和人类基础器官诞生》对澄江动物群研究进行了高屋建瓴的总结,并由此初步破解了达尔文留下的几个重大科学难题: 地球动物树如何起源成型?什么是寒武纪大爆发的本质内涵?人类基础器官的源头在哪里?
    文中(1)回顾了云南寒武纪澄江动物群三十多年的研究历史,概述了国内主要科研单位凭借澄江化石宝库为早期生命演化研究所做出的突出贡献,强调了后口动物亚界基本框架的构建;提出了埃迪卡拉生物群、寒武纪第一世的小壳化石动物群及第二世的澄江动物群与三分动物树分步成型有内在关联,由此形成了“三幕式寒武纪大爆发”的新理论。
    (2)论述了澄江生物群的研究价值主要在于动物门类的起源,是深入研究和探讨国内其他埃迪卡拉纪-寒武纪软躯体化石库动物形态、结构、功能以及行为的有力支撑。
    (3)揭示出包括我们人类在内的脊椎动物的主要基础器官均起源于寒武纪早期的“天下第一鱼”和古虫动物门等标志性化石,而这些进化里程碑式的远祖实证化石皆主要由中国学者发现于澄江动物群,这是该动物群独特的核心人文价值所在。
    总之,澄江动物群研究代表了中国科学界给国际基础研究领域做出的一项杰出贡献,为发展和完善科学进化论提供了关键性实证支撑。

                                                                                                                                                                                                                 主编: 王成善

    此中文文章网址:https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3370.P.20200728.1338.001.html
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.15
    此英文文章网址:https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.3370.P.20201027.0915.001.html
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.28
     
    本文为中、英双语出版。该英文文章在本期第382~412页,其英文增强出版的视频内容请查看此链接:https://editage.sharefile.com/share/view/se6b92e6d46b4301a
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    早期生命演化
    澄江动物群的核心价值:动物界成型和人类基础器官诞生(本篇文章的英文版见本期第382~412页)
    舒德干, 韩健
    2020, 27(6): 1-27. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.15

    摘要 ( 462 )   PDF(15933KB) ( 569 )  

    澄江动物群以富含多门类精美软躯体构造化石享誉学界,是寒武纪大爆发主幕的见证者;它亲眼目睹了地球动物树上几乎所有主要门类祖先的首次大聚会。对该动物群30多年的大规模调查研究大体上可以划分为3个阶段。始自1984年的第一个10年(1984—1994年),早期动物树上的基础动物亚界和原口动物亚界的大量门类被发现,然而对后口动物亚界全然无知。第二个10年研究(1995—2005年),基础动物亚界和原口动物亚界中的更多门类被发现;而最重要的进展,是西北大学团队主导的早期后口动物大发现使后口动物亚界的基本框架被构建,由此地球三分动物树首次成型。第三个10年及其以后时期(2005年之后),3个动物亚界中进一步添加了一些新的门类认知;综合20世纪40年代以来对埃迪卡拉生物群、寒武纪第一世和第二世的珍稀动物群研究成果,学界开始思考三分动物树分步成型与多幕式寒武纪大爆发事件的内在关联,提出了三幕式寒武纪大爆发新假说。澄江动物群研究具有多方面的科学价值,包括动物群结构研究,生态环境研究等,然其核心学术价值主要集中在如下两个方面:(1)作为寒武纪大爆发的主幕见证者,澄江动物群首次创建了地球上三分动物树的完整谱系框架。三幕式寒武纪大爆发假说揭示了地球上动物门类由低等到高等、分阶段爆发创造的本质内涵,即历时约0.4亿年的三幕式寒武纪大爆发与动物树阶段性快速成型的内在耦合性。第一幕发生于埃迪卡拉纪晚期,它诞生了众多基础动物亚界门类(包括大量绝灭门类),也可能出现了少量原口动物的先驱分子;第二幕发生于寒武纪的第一世,除了延续基础动物门类的繁盛外,更创生了原口动物亚界里的主要门类(包括蜕皮类和触手担轮类);第三幕发生于寒武纪第二世(以澄江动物群为代表),不仅延续了基础动物和原口动物门类的兴盛,更重要的是诞生了后口动物亚界里的所有门类。至此,整个三分动物树的框架成型,寒武纪大爆发创新事件宣告基本结束。文章还对几个重要动物类群的生物学属性进行了评述。第一鱼昆明鱼目是已知唯一的最古老脊椎动物,而云南虫、海口虫既不是脊椎动物(即高等脊索动物),也不属于低等脊索动物,而是一类特殊的低等后口动物;长江海鞘是可信的始祖尾索动物,它支持了经典的尾索动物起源假说;古虫动物门首创鳃裂构造,对后口动物亚界的起源探索提供了关键信息。(2)澄江动物群具有深刻的人文哲学意义,所发现的古虫动物门创造的“第一鳃裂”,昆明鱼目创造的“第一头脑”“第一脊椎”“第一心脏”,为达尔文在《人类的由来》中关于人类的主要基础器官起源悬案的破解提供了关键证据。澄江动物群承上启下,其各种形态解剖学信息对解读埃迪卡拉生物群以及寒武纪相关化石库中绝大多数生物类型都具有重要的参考价值。

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    新元古代末期高家山生物群的生态多样性
    华洪,蔡耀平,闵筱,柴姝,代乔坤,崔再航
    2020, 27(6): 28-46. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.2

    摘要 ( 132 )   PDF(48223KB) ( 240 )  

    新元古代末期是生命演化的关键转折期,也是以微生物占主导的生态系统向显生宙以后生动物占主导的生态系统的转变期,埃迪卡拉纪大型软躯体生物以固着、底栖、食悬浮为特色,普遍缺乏运动能力。作为这一时期特殊代表的高家山生物群,是目前新元古代唯一一个以黄铁矿化三维保存的管状和锥管状化石为主导,兼有骨骼生物、原生动物、钙化蓝细菌类及遗迹化石的多门类生物组合,是研究埃迪卡拉纪末期生命演化和生态系统演变十分重要的载体。本文通过对高家山生物群古生态学的初步研究,揭示出在前寒武纪—寒武纪之交,生态系统已显示一定的多样性。为适应平底面上(level-bottom)微生物席的发育,高家山生物群的许多生物采取了适应性的生存策略,通过黏附或插入微生物席中,营底栖固着食悬浮(如Cloudina、Conotubus)或化学共生(可能的Shaanxilithes)或平躺(如Gaojiashania和Sinotubulites)食碎屑生活。底内遗迹化石表明存在可能的表栖和半内栖、可自由运动、食碎屑的造迹生物。Conotubus中常见的“回春”或“复苏”现象,Gaojiashania和Sinotubulites的身体扭转或生活姿态调整则是对频繁风暴事件的被动适应。

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    寒武纪叶足动物:困惑与思考
    欧强
    2020, 27(6): 47-66. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.21

    摘要 ( 98 )   PDF(15001KB) ( 172 )  

    叶足动物在显生宙最早期的海洋中曾一度繁盛,但如今茫茫大海中它们已杳无踪影。不过,学术界主流认为它们并没有绝灭——早期叶足动物的一个分支成功演化出原始的节肢动物,成就了当今地球上最庞大的动物家族(六足类、甲壳类、多足类、螯肢类等);叶足动物另一个分支则离开海洋,保持基本躯体构型,变身为陆生叶足动物,然而历经沧桑后,仅余一两脉(有爪动物及缓步动物)残喘幸存至今。这个史诗般的精彩演化故事,深深吸引了众多学者竞先求索。近30年来,以我国云南澄江生物群为代表的一系列寒武纪特异埋藏化石库中发现了大量叶足动物化石。经研究,学术界迄今似已破解了早期叶足动物重重疑团,足以额手称庆。然而治学须严谨,考证不偏狭。作者认为,围绕早期叶足动物的迷雾尚未消散,许多问题还有待解答,部分观点仍需确证。本文对早期叶足类研究的部分主流观点提出一些不同看法,并对尚未破解的疑难问题提出尝试性的见解和猜想。

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    华南寒武纪早期刺胞动物演化框架
    韩健,郭俊锋,欧强,宋祖晨,刘平,郝文静,孙洁,王星
    2020, 27(6): 67-78. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.3

    摘要 ( 88 )   PDF(6819KB) ( 159 )  

    刺胞动物是华南寒武纪早期海洋生态系统的重要组成部分,针对这类化石的研究有助于深入了解寒武纪多幕式爆发事件。本文主要根据寒武纪早期扬子板块陕南宽川铺生物群、湖北岩家河生物群以及澄江生物群产出的刺胞动物,探讨刺胞动物在寒武纪早期的演化框架,取得了以下初步认识。截至目前,所发现的寒武纪早期刺胞动物绝大多数都属于水母超纲,珊瑚纲的化石记录在寒武系幸运阶、第二阶保存较为罕见。其中寒武系幸运阶刺胞动物的化石记录全部属于底栖类型,体型小,且具有多种类型的身体辐射对称形式,绝大多数类型可以确定属于直接发育。第二阶刺胞动物仍以底栖固着类型为主,体形增大,仅见两、四辐射对称形式;而寒武系第三阶刺胞动物仍有底栖固着类型,但游泳的水母开始出现,体型增大明显,代表水母冠群的出现,以及世代交替的复杂生命周期的正式建立。从幸运阶到第三阶刺胞动物体型明显增大,可能与海水氧气含量增加有关。在寒武纪大爆发的背景下,刺胞动物的分异度和丰度在寒武系幸运阶就已经达到顶峰,然后在第二阶、第三阶开始衰减,这种变化可能与两侧对称动物辐射演化有关。华南刺胞动物的化石记录表明,寒武纪大爆发并非纯粹的一幕式爆发,其中充斥着一系列生物群的替代甚至灭绝事件。

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    华南寒武纪碳酸盐岩中最早腕足动物的辐射、发育与分布
    张志亮,陈飞扬,张志飞
    2020, 27(6): 79-103. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.4

    摘要 ( 68 )   PDF(18765KB) ( 157 )  

    腕足动物是寒武纪冠轮动物分支的重要类群,在寒武纪大爆发期间海洋底栖动物群落结构构建中发挥着重要作用。研究表明华南最早的腕足动物出现在寒武系第二统。通过大量酸蚀处理和系统分析,发现华南寒武纪第二世碳酸盐岩相中赋存的腕足动物可分为8属12种和3个未定属种,都属于磷酸钙质舌形贝型,揭示了寒武纪早期磷酸钙质壳腕足动物的多样性及其形态差异。通过全球对比,力求探索寒武纪最早腕足动物的起源、多样性、分布与辐射。通过个体发育研究,揭示了异时发育在乳孔贝形态多样性中发挥的重要作用,同时表明寒武纪舌形贝型腕足动物发育中普遍存在滤食型浮游幼虫和变态发育的过程。因此变态发育的浮游幼虫可能是腕足动物的祖先特征。这与现代舌形贝明显不同,现代舌形贝的浮游幼虫为次级幼虫,演变为直接发育。此外,对比全球不同大陆腕足动物的首现,认为舌形贝型亚门腕足动物可能在寒武纪第二世初起源于东冈瓦纳与华南板块,随后开始向全球扩散。对寒武纪早期腕足动物多样性、个体发育与生物地层的深入研究,有助于增进对关键动物门类的早期起源与系统演化的认识,同时也将推动全球和区域寒武纪生物地层的划分与对比。

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    三峡地区寒武系纽芬兰统岩家河组小壳化石研究进展
    郭俊锋,强亚琴,韩健,宋祖晨,王文哲,张志飞
    2020, 27(6): 104-115 . 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.5

    摘要 ( 79 )   PDF(9388KB) ( 106 )  

    埃迪卡拉纪—寒武纪转换时期小壳化石的突然出现是世人瞩目的重要演化事件之一,它见证了动物的爆发式快速演化过程,标志着以两侧对称动物为特征的寒武纪生态系统的开始。湖北三峡地区寒武系纽芬兰统岩家河组处于幸运阶—第二阶这一关键层段,是研究上述问题的理想地区之一。岩家河组小壳化石研究最近取得的进展,为寒武系纽芬兰统幸运阶/第二阶界线的标定,和寒武纪早期软体动物和刺胞动物的演化及个体发育提供了重要的化石依据,本文对其进行了总结。全球界线层型剖面和点位(GSSP)寒武系第二阶底界划分标志的Watsonella crosbyi和Aldanella attleborensis在岩家河组第5段底部的同时出现,意味着岩家河组第5段已归属寒武系第二阶。这两类软体动物化石均广泛分布于华南、蒙古、西伯利亚和北美等大陆碳酸盐岩相寒武系第二阶地层中,它们均是定义寒武系第二阶底界的有力竞争者。另外,W.crosbyi壳顶下方一对肌肉附着结构的发现提供了重要的软组织结构信息,证实了W.crosbyi为内腹型壳,归属为未扭曲的软体动物太阳女神螺类。新发现六方锥石类Septuconularia yanjiaheensis具侧向压扁、两辐射对称的、14个等大锥面的围鞘,是迄今所描述的六方锥石类中锥面数最多的类型。根据横肋疏密程度,围鞘由下向上可分为三部分,可能代表胚胎期、幼年期和成年期不同的生长阶段。Septuconularia显然由寒武系幸运阶Hexaconularia通过扇面扩增演变而来,证明Hexaconularia可能是Arthrochites和Septuconularia之间的中间过渡类型。新发现的橄榄蛋类Octapyrgites elongatus与幸运阶Olivooides和Quadrapyrgites十分相似,围鞘由方形的壳顶区和波纹状倒宝塔形的远顶区组成。然而Octapyrgites只有8个口折叶,有别于具12个口折叶的Quadrapyrgites。通过与幸运期水母类多种对称方式对比,发现在寒武系第二阶橄榄蛋类数量减少和五辐射对称骨状壳类缺失,表明在幸运期/第二期转换时期,底栖固着型的刺胞动物水母类多样性发生了明显衰落,甚至部分绝灭,而同期的两侧对称动物则迅速辐射演化。

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    微体古生物与古海洋
    中—新生代有孔虫古地理对西藏特提斯演变的动态响应
    万晓樵
    2020, 27(6): 116-127. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.1

    摘要 ( 63 )   PDF(3512KB) ( 127 )  

    有孔虫化石资料是地质历史的真实记录,对不同地质时期古地理格局和生态环境的变迁具有动态响应。西藏特提斯构造带的演化、板块相对地理位置变迁等诸多问题一直是地学界关注的热点。研究西藏特提斯沉积盆地内有孔虫动物群的古生态特征和古地理分布,能够识别生物地理区系,进而恢复不同时期的大地构造演化格局。西藏地区中、新生代古生物地理区系的分化是西藏特提斯地质演变的具体反映。西藏南部早侏罗世产底栖大有孔虫Orbitopsella喜暖动物群,晚侏罗世出现双壳类Buchia喜冷动物群。由此推测,侏罗纪新特提斯洋扩张尤其是中大西洋的开张,将位于印度大陆北缘的特提斯喜马拉雅带,从早侏罗世较低纬度的温暖位置向南推移至较高纬度的低温地区。白垩纪中期Orbitolina有孔虫类群繁盛于特提斯北侧亚洲大陆的拉萨地块和羌塘盆地,但没有出现在印度大陆。这说明当时印度大陆已脱离冈瓦纳大陆向北漂移,受四周深水环境的阻隔,Orbitolina动物群未能向印度大陆扩散。此时深水环境中生活着浮游有孔虫Ticinella-Rotalipora动物群。Turonian晚期开始形成海退,拉萨地块的海洋环境基本消失。Coniacian-Campanian早期印度大陆北缘浮游有孔虫继续占优势,繁盛Marginotruncana-Globotruncana动物群。直至白垩纪末,印度和欧亚大陆之间的深海阻隔仍然存在,雅鲁藏布江缝合带两侧动物群一直存在根本性差异。印度大陆北缘发育着Orbitoides-Omphaloceclus 动物群,冈底斯南缘则以Lepidorbitoides-Pseudorbitoides动物群为特征。古新世Danian期生态环境发生变化,显示大印度与亚洲大陆发生初始碰撞(66~61 Ma)。Selandian期之后,缝合带两侧才出现相同的Miscellanea-Daviesina有孔虫类群,生物区系的分异基本结束。始新世早期缝合带两侧为完全相同的生物区系,共同发育底栖大有孔虫Nummulites-Discocyclina动物群。有孔虫古地理证据表明,大印度与欧亚大陆的初始碰撞在古新世早期发生,时间大致在Danian期,沿雅鲁藏布缝合带的深海演变为残留海环境。小个体货币虫Nummulites willcoxi和浮游有孔虫Globigerina ouachitaensis的存在,代表特提斯喜马拉雅最高海相沉积,时代属于始新世Priabonian晚期(35~34 Ma)。随后,特提斯喜马拉雅海封闭,海水完全退出西藏境内。

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    加利福尼亚洋流北区早更新世以来似太平洋年代际振荡的微体化石记录
    苏新,陈芳,于翀涵,郭策
    2020, 27(6): 128-143. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.23

    摘要 ( 47 )   PDF(10301KB) ( 89 )  

    加利福尼亚洋流系统(CCS)是东北太平洋一股十分重要的边界流,在全球海气交换过程中具有重要地位。CCS的海洋大气变化尤其是涌升流的强弱变化,在年代和多年代时间尺度上的变化主要受太平洋年代际震荡(PDO,20~30年周期)的控制。为了解CCS北区早更新世以来涌升流强弱变化规律及其主要控制机理,本文分析了国际大洋钻探1020B(CCS北区南部41°N)和1245B(北部44°N)钻孔钙质超微化石和硅藻化石等记录。结果显示,多半时间段的记录具有冰期和间冰期旋回的变化;其中超微化石的高含量见于间冰期,而硅藻高含量对应于冰期。这两类化石在沉积物中的含量变化显示出时间尺度长约0.5 Ma的3个阶段:早更新世(1.5~1.1 Ma)两个孔以超微化石含量高为特征;中更新世(1.1~0.65 Ma)两孔中的超微化石和硅藻化石含量相对较高,但它们在两个孔的变化趋势不同;晚更新世(0.65 Ma)以来,南部1020B孔超微化石含量高且出现频率高于硅藻化石,而北部1245B孔以硅藻化石含量较高且持久出现为特征。本文提出了该区涌升流受长周期“似太平洋年代际振荡模式”和“似北太平洋环流振荡模式”控制的假设。早更新世(1.5~1.1 Ma)主要受到持续的似PDO正位相 (似+PDO,表层海水温暖)的控制,涌升流弱,海水中碳酸盐离子丰富,利于颗石藻骨骼钙化形成颗石和颗石产量高,沉积物中超微化石含量高。中更新世过渡期(MPT,1.1~0.65 Ma)受到似PDO负位相(似-PDO,海水表层水体冷、涌升流强、海水pH值低,硅藻生产力高,沉积物中硅藻化石含量高)与似+PDO的交替影响。晚更新世(0.65 Ma)以来,南部1020站位受到似-PDO/似-NPGO?的交替控制,但似-NPGO?的强度和出现频率均大于似-PDO,因此超微化石含量和出现时期比硅藻多;北部1245站位则仅受似-PDO的持续性控制,涌升流较强且持续时间长、沉积物中硅藻化石几乎持续出现且含量较高。MPT时期以硅藻化石含量在1.1 Ma突然增加(南部增加3倍,北部5倍)为起始点,以0.65 Ma时超微化石含量突变(南部增加3倍,北部降3倍)为终止点。本文认为MPT起止点化石含量的突变,是古海洋和气候环境突变的结果,也意味着长时间尺度的似PDO的正负位相之间的转换变化可能是突变过程。MPT时期CCS北部区域内出现了南部和北部站位硅质和钙质两类化石含量变化趋势相反的记录,指示着这一时期该区的古海洋和气候条件出现了地理上的南北分异,并且自0.65 Ma以来南北两个站位控制模式不同。本文的这些记录为CCS区现代海洋大气过程和生物地理分区大致以40°N为界的研究提供了早更新世以来的历史记录。

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    西藏特提斯喜马拉雅海相白垩纪-古近纪生物地层与重大地质事件研究进展
    李国彪, 王天洋, 李新发, 牛晓路, 张文苑, 谢丹, 李阅薇, 姚又嘉, 李琪, 马雪嵩, 李兴鹏, 修迪, 韩子晨, 赵胜楠, 韩屹, 薛嵩, 任荣, 贾志霞
    2020, 27(6): 144-164. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.16

    摘要 ( 98 )   PDF(13550KB) ( 208 )  

    地质历史时期曾发过许多对生命的演化进程造成过重大影响与制约的全球性地质事件,白垩纪—古近纪就是一个重大地质事件频发的时期。随着冈瓦纳大陆在中生代时期的解体,全球海陆格局发生了根本的变化,地球的表层和岩石圈层均发生了重大的改变,由此引发了构造运动空前活跃,发生过诸如大洋缺氧事件(OAE)、大洋富氧事件(CORBs)、白垩纪/古近纪(K/Pg)生物大灭绝事件、古新世—始新世极热(PETM)事件、印度亚洲板块碰撞、新特提斯洋的演化及最终消亡等一系列的全球性重大地质事件。对这些重大地质事件的研究,有助于加深我们对古海洋、古地理、古环境的认识。尝试追踪和捕捉这些重大地质事件,恢复和重建古地理,其基础是建立精确的年代地层格架。西藏南部保存了中国最为完整的海相白垩纪—古近纪沉积,完整地记录了上述的全球性重大地质事件,通过对札达、岗巴、定日、亚东、江孜、萨嘎和吉隆等地区高分辨率浮游和底栖有孔虫、介形虫、钙质超微化石和放射虫生物地层学研究,可直接约束全球性重大地质事件发生的时间,并为重建新特提斯洋古海洋环境和古地理提供证据。此外,在重大地质环境突变期间生物的演化过程,也可为探明极端环境变化发生时期气候环境生物之间的协同演化关系提供证据。本文系统总结了课题组为主的近年来对藏南白垩纪—古近纪海相地层中微体古生物学的研究成果及重要进展,并对未来研究提出展望。

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    塔里木盆地西部白垩纪-古近纪海相地层框架及对重大地质事件的记录
    席党鹏, 唐自华, 王雪娇, 覃祚焕, 曹文心, 江湉, 吴宝旭, 栗源浩, 张赢月, 姜文彬, KAMRAN Muhammad, 方小敏, 万晓樵
    2020, 27(6): 165-198. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.24

    摘要 ( 103 )   PDF(21911KB) ( 255 )  

    塔里木盆地西部白垩纪—古近纪发生了大规模的海侵事件,形成一个喇叭状向西开口的海湾,该海湾属于东特提斯洋的一个分支。该地区白垩纪—古近纪海相地层记录了东特提斯洋演化和一系列重大地质事件,具有重要的研究价值,但对其地层的研究仍相对薄弱,对重大地质事件的研究还不够深入。本文拟通过详细的岩石地层、生物地层和其他地层方法,完善地层划分与对比框架,并在此基础上讨论Cenomanian/ Turonian界线大洋缺氧事件(OAE2)、白垩纪/古近纪界线(K/Pg)、古新世—始新世极热事件(PETM)、特提斯海进与海退等一系列重大地质事件。塔里木盆地白垩纪—古近纪海相或海陆过渡相地层自下而上为克孜勒苏群、库克拜组、乌依塔克组、依格孜牙组、吐依洛克组、阿尔塔什组、齐姆根组、盖吉塔格组、卡拉塔尔组、乌拉根组和巴什布拉克组,上述地层中含有丰富的有孔虫、介形虫、钙质超微、沟鞭藻、孢粉、双壳类、腹足类等化石,以及少量菊石、腕足类、海胆和鲨鱼牙齿等化石。综合的生物地层和年代地层研究表明,克孜勒苏群的时代为早白垩世Barremian-Albian期,库克拜组—依格孜牙组的时代为晚白垩世Cenomanian-Maastrichtian期(Cenomanian/Turonian界线可能位于库克拜组三段),吐依洛克组的时代为白垩纪—古近纪过渡期;阿尔塔什组的时代为古新世早中期,齐姆根组为古新世晚期—始新世最早期,盖吉塔格组—乌拉根组的时代为中始新世中晚期,巴什布拉克组的时代为晚始新世,但不排除最上部进入渐新世早期。塔里木盆地的海侵开始于克孜勒苏群中上部沉积期(Albian晚期—Aptian早期),但规模很有限,大规模的海侵始于晚白垩世Cenomanian早期;从晚白垩世—古新世,共经历了5次大规模的海侵—海退事件;大约41 Ma前后,海水退出盆地南部的昆仑山山前,34 Ma前后,海水退出盆地北部的天山山前。上述海侵—海退事件可能受构造和全球海平面变化的双重影响,但构造事件对海侵的启动和结束可能更具决定性的影响。阐述了塔里木盆地西部白垩纪—古近纪海相地层所记录的OAE2、K/Pg界线、PETM和特提斯海侵—海退等事件,其中笔者及团队第一次在塔里木盆地西部齐姆根组中所发现和报道的PETM事件,将有助于揭示全球近岸地区PETM的特征和生物环境响应。在未来的研究中,需要进一步厘清塔里木盆地西部地层序列,建立更加精细的生物地层和年代地层框架,加强对PETM和特提斯海侵—海退等重大地质事件的研究。

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    华北板块奥陶纪牙形石生物地层研究回顾及在西北缘区新进展
    景秀春,周洪瑞,王训练,杨志华,房强,王振涛,樊杰
    2020, 27(6): 199-212. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.8

    摘要 ( 72 )   PDF(15477KB) ( 284 )  

    牙形石在以碳酸盐岩为主的华北奥陶系划分对比中占有举足轻重的地位。针对华北奥陶纪牙形石的研究已持续近半个世纪,总体上可以分为两个阶段:第一阶段自20世纪70年代到21世纪初,第二阶段为最近10年(2010—2020)。第一阶段以建立牙形石生物地层序列为目标,主要为解决石油勘探过程中地层时代的确定和地层对比的需求;第二阶段的研究以修订化石带为主,目的是与国际地层研究接轨。近年来在华北板块西北缘的工作显示,该区奥陶纪牙形石在纵向上具有显著的生态变化,可分为达瑞威尔期中期、达瑞威尔期晚期—桑比期中期、桑比期晚期—凯迪期中期3个时段。第一时段以介于北美中大陆区和北大西洋区之间的热带台地边缘型牙形石为特征;第二时段以北大西洋型为主混有少量亚澳型牙形石为特征;第三时段以亚澳型和北美中大陆型牙形石混生为特征。在华北西北缘尽可能使用广布性标准牙形石属种进行化石带厘定,共识别牙形石带12个,自下而上分别是达瑞威尔期Histiodella cf. holodentata间隔带、Histiodella kristinae谱系带、Histiodella bellburnensis延限带、Dzikodus tablepointensis间隔带、Eoplacognathus suecicus间隔带、Pygodus serra间隔带和Pygodus anserinus(早期型)间隔亚带,桑比期Pygodus anserinus(晚期型)间隔亚带和Belodina compressa间隔带,凯迪期Belodina confluens间隔带、Yaoxianognathus neimengguensis间隔带和Yaoxianognathus yaoxianensis间隔带。由于部分化石带与国际同名带的对比还存在一些矛盾,尚需今后进一步解决。

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    黔南上司地区石炭系有孔虫:兼论华南维宪阶有孔虫生物地层序列
    沈阳,王训练,李玉坤,杨志华,岑武轩,王雪兵
    2020, 27(6): 213-233. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.18

    摘要 ( 40 )   PDF(20950KB) ( 78 )  

    石炭纪时期有孔虫具有演化快、分布广、数量丰富、分异度高的特点,对于地层的划分对比具有极为重要的意义。与全球其他重要的石炭纪沉积区相比,华南有孔虫生物地层划分精度相对较低。本文首次较为系统地报道了华南石炭系代表性岩石地层单位旧司组和上司组下部丰富的有孔虫化石及其在剖面上的分布情况,并综合现有关于华南的有孔虫化石资料,将华南维宪阶划分为7个有孔虫化石带,自下而上分别为Eoparastaffella simplex带、Viseidiscus/Planoarchaediscus带、Paraarchaediscus带、Pojarkovella nibelis带、Koskinotextularia带、Bradyina带和Janischewskina带。这些有孔虫带可与全球其他典型的石炭纪沉积区进行很好的对比,从而为相关的研究提供一个较为精细的地层格架。通过对黔南上司地区有孔虫的研究,提议中国石炭系区域性年代地层单位上司阶底界可用有孔虫Bradyina的首现定义,并将上司阶与西欧的Warnantian亚阶中上部和俄罗斯的Aleksinian亚阶—Venevian亚阶对比,对应国际维宪阶上部,为全球石炭系年代地层对比提供了可靠的化石依据。

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    轮藻居群的种内变异与生物地层对比
    李莎,王启飞,张海春,万晓樵
    2020, 27(6): 234-240. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.10

    摘要 ( 36 )   PDF(18319KB) ( 47 )  

    传统轮藻化石研究对中国白垩系古近系地层界线划分起到了重要的作用,但是轮藻属种的洲际对比却难以实现,究其原因,主要是中国与国际分类学方法未统一,属种名称不一致所导致。前人通过对现生轮藻藏卵器形态发育的观察发现,一个轮藻种的藏卵器钙化程度的不同,会导致其螺旋细胞呈现由凹到凸的变化。文章介绍了以居群为单位的轮藻化石研究思路,居群内不同的藏卵器个体在形态上存在一定的差异, 但这些差异之间存在连续过渡的关系,并未出现明显的分异,我们将这些形态变化称为种内变异;种内形态分析可以对已建立的属种进行有效厘定,有助于中国与国际的轮藻化石居群进行对比。此外,轮藻生物地层学研究还需结合古生态学和古地理学分析,优先选择生态域广和地理分布范围广的分子进行生物带命名,有利于进行洲际地层对比。

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    南海中北部表层沉积硅藻的高分辨空间分布及其与现代环境因子的关系
    李顺,吴聪,陈炽新,荆夏,李学杰,蔡观强,钟和贤, 张江勇,李波,张金鹏
    2020, 27(6): 241-254. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.11

    摘要 ( 45 )   PDF(13116KB) ( 71 )  

    本文通过对南海中北部1 266个站位19种硅藻的生物地理分布格局及其对环境因子偏好的研究,查清了南海中北部沉积硅藻高分辨的空间展布特征,并探讨了硅藻分布与海洋环境因子的关系。南海北部陆架和西部陆架表层沉积硅藻以广温的半咸水潮间带种或沿岸种和咸水半咸水浅海种为主,珠江口以东的粤东北部陆架Paralia sulcata呈集中分布,粤西北部陆架多样性最佳,Cyclotella stylorum相对富集,西部陆架则以Cyclotella striata占显著优势。北部陆坡和西部陆坡以热带浮游远洋种为主,其中Azpeitia nodulifera和Nitzschia marina分别在琼东南陆坡、西部陆坡和东北部陆坡占优势地位,Chaetoceros messanensis、Fragilariopsis doliolus集中分布于北部陆坡。深海盆以热带浮游远洋种为主,A.nodulifera最具优势,其次为N.marina,Thalassionema nitzschioides和Thalassiosira eccentrica在吕宋海峡入口、深海盆东部和东南部礼乐岛坡集中分布。硅藻种和环境因子的Pearson相关性分析和冗余分析表明,热带远洋种与表层海水温度显著正相关,广温广布种与温度和盐度呈一定正相关,多数沿岸种和浅海种与盐度显著负相关。硅藻组合与海洋流系控制下的环境因子关系密切。可分为6个硅藻组合,其中陆架区3个组合主要受到盐度和营养盐(NO3,PO4,SiO4)浓度的影响,陆坡区2个组合主要受表层海水温度、盐度和营养盐(PO4)浓度的影响,而深海盆硅藻组合主要受温度的影响。对比前人研究,本文提高了对南海沉积硅藻空间分布认识的分辨率,充实了研究相对薄弱的西部陆架和深海盆的最新资料,佐证并修正了前人基于少量数据而得出的硅藻组合分区认识,消弭了前人观点的分歧。生物因素和沉积过程会使沉积硅藻对环境因子变化的响应关系更为复杂。

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    台西南深海底栖有孔虫及其5万年来冷泉微生境变迁记录
    苏新,曲莹,陈芳,杨胜雄,周洋,崔鸿鹏,于翀涵,滕田田
    2020, 27(6): 255-275. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.131

    摘要 ( 46 )   PDF(7515KB) ( 82 )  

    为探讨冷泉区底栖有孔虫组合特征、受控因素及其冷泉微生境随时间的变迁,本文对台西南海盆取自九龙甲烷礁和海洋四号区冷泉区的973-4和973-5两根岩心展开了底栖有孔虫及其壳体氧碳同位素研究。测年结果揭示两根岩心为晚更新世约5万年来海洋氧同位素期(MIS)MIS 3至MIS 1早期的沉积序列。两个站位共识别了底栖有孔虫79属233种,优势类别在973-4组合中为Uvigerina(23.3%)、Bulimina(10-71%)和Cibicidoides(9.87%),在973-5组合中是Bulimina(20.6%),两站位的组合优势和常见属种均以内生类别为主。有孔虫分异度显然同时受到正常深海环境因子TOC和沉积物粒度的影响。总体上,优势和常见类群与TOC相关性较弱,但与δ18OUvigerina spp.有不同程度的相关性,说明有孔虫还受冷泉特殊营养物质和流体因子影响。5万年来,973-4和973-5站位底栖有孔虫组合生活的冷泉微生境,经历了由双壳自生碳酸盐岩(MIS 3至MIS 2早期)向双壳菌席(MIS 2晚期至MIS 1早期)的变迁。底栖有孔虫的优势类群也随微生境的变迁而演替,如973-4站位MIS 3-MIS 1的优势类群依次为U.peregrina、CibicidoidesBulimina、U.vadescens和Cibicides,973-5站位为Chilostomella+ Globobulimina、Cibicidoides、Bulimina。有孔虫壳体氧碳同位素特征也随时间改变,从MIS 3到MIS 2早期,在自生碳酸盐岩水岩交换背景下,具有富δ18O和亏损δ13C特点(3.5‰~4.49‰,-2‰~-0.2‰); MIS 2晚期—MIS 1早期因双壳和菌席的生物地球化学作用影响,具有略富集δ18O和略微亏损δ13C的特征(2.5‰~3.5‰,-1‰~-0.1‰)。自5万年来两个区甲烷渗漏逐渐减弱,其间发生了几次增强事件。973-4站位记录了1次持续时间约10 ka的增强事件(35~25 ka);973-5站位记录3次(45 ka,35 ka,14~12 ka)。其中,45 ka时海底上涌的甲烷通量可能最大,在海底表面形成水合物。35 ka时的甲烷喷溢增强事件可能为区域性事件。

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    南黄海辐射沙脊群表层沉积物中底栖有孔虫埋葬群分布特征及其环境意义
    袁洁琼,丁旋,邹欣庆
    2020, 27(6): 276-288. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.20

    摘要 ( 46 )   PDF(11211KB) ( 71 )  

    对南黄海辐射沙脊群海域123个表层沉积物样品中的有孔虫埋葬群进行了分析,发现其中浮游有孔虫含量低,平均不到7%,其分布与外海潮流有关,底栖有孔虫以浅水广盐性属种为主。通过对研究区至少在3个样品中含量大于2%的59个底栖有孔虫属种的Q型因子分析,提取了3个底栖有孔虫组合,结合沉积物粒度特征、现代海洋环境要素,将研究区划分成3个环境分区:(1)辐射沙脊群主干沙脊及大型潮流通道区,对应Ammonia beccarii vars. - Nonion akitaense - Cribrononion frigidum组合。该区可再分为两个亚区:辐射沙脊群主干沙脊及大型潮流通道北部亚区,代表受低温沿岸流和潮流影响的强水动力近岸砂质沉积环境;辐射沙脊群南部长江口偏北部亚区,反映强潮流的河口、低盐缺氧环境,兼受外海悬浮泥沙的影响。(2)海州湾及废黄河口区,对应Ammonia compressiuscula - Spiroloculina laevigata - Elphidium advenum组合,代表粉砂、黏土质底质,和水深50 m以浅的浅海环境。(3)辐射沙脊南部近岸浅水区,对应Nonion anomalinoidea - Ammonia maruhasii - Ammonia pauciloculata组合,反映了粉砂及砂质底质的近岸浅水、低盐潮间带和潮下带环境。总之,辐射沙脊群海域底栖有孔虫种群的分布,不仅受海水温盐、水深影响显著,还与此区独特的水动力条件,即外海潮波与内陆河流的共同作用有关。

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    硅藻生物多样性对千年尺度气候突变的快速响应:以云南云龙天池湖泊末次冰消期记录为例
    罗海,李杰,邹亚菲,徐会明
    2020, 27(6): 289-299. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.22

    摘要 ( 51 )   PDF(8182KB) ( 63 )  

    湖泊是全球生态系统的重要组成部分。尽管湖泊初级生产力的生物多样性在湖泊生态系统中发挥着非常重要的作用,但对其如何在千年时间尺度上对气候变化做出响应却知之甚少,而千年时间尺度与预测未来变化最为相关。本文以云南云龙天池湖泊为研究对象,以湖泊重要的初级生产力硅藻为研究手段,分析了末次冰消期期间硅藻生物多样性对千年尺度上气候变化的响应。云龙天池硅藻生物多样性表现为暖期高、冷期低。随着全球温度的快速变化,硅藻生物多样性亦对应的快速响应:在转暖时(Bolling/Allerod暖期)快速增加,在转冷时(Herinrich 1和Younger Dryas)快速降低。这些变化主要与温度变化驱动的湖泊环境条件的变化(比如冰封期长短、边岸带水生植被的变化等)有关。研究结果还表明,在末次冰消期期间,云龙天池湖泊硅藻生物多样性与千年尺度的气候变化同步,而且在长时间尺度上,气候变暖对高山湖泊生物多样性可能是有利的。

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    冲绳海槽表层沉积物放射虫属种空间分布特征及其影响因素
    董智,石学法,邹欣庆,邹建军,杨宝菊,刘季花,程振波
    2020, 27(6): 300-312. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.9

    摘要 ( 65 )   PDF(5476KB) ( 54 )  

    为探究冲绳海槽放射虫属种的空间分布特征及其海洋学意义,对采自冲绳海槽北部、中部和南部3个海域的34个表层沉积物中的放射虫群落组成特征进行了系统研究。总体看来,冲绳海槽表层沉积物放射虫丰度较高,群落组成以热带亚热带暖水放射虫属种为主,其中优势种为Tetrapyle octacantha group、Spongodiscus resurgens和Euchitonia furcata。结果表明冲绳海槽放射虫属种存在明显的区域差异性,除T.octacantha group以外,其余暖水指示种含量总体上均呈现南高北低的变化趋势。冲绳海槽北部陆架陆坡区受长江冲淡水的影响,温度和盐度变化较为剧烈,因此可能不利于大多数放射虫暖水指示种的发育,但T.octacantha group却因自身适宜生存的温度范围较大,进而得以在冲绳海槽北部陆坡区呈现出高值。较高的中层水温度可能是抑制亚北极中层水指示种Cycladophora davisiana在冲绳海槽分布的主要因素,而冲绳海槽的高海槛则限制了太平洋深层水种Carpocanistrum papillosum和Cornutella profunda的入侵。冲绳海槽放射虫的空间分布对区域海洋环境特征有着很好的响应,因此可以为古环境重建研究提供重要依据。

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    滇黔桂盆地早二叠世亚丁斯克期的沉积环境分异与有孔虫响应
    黄明立,田坤烜,史宇坤
    2020, 27(6): 313-328. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.12

    摘要 ( 58 )   PDF(6471KB) ( 71 )  

    亚丁斯克期华南滇黔桂地区沉积环境分异明显,主要发育局限或半局限海台地沉积区、开阔海台地沉积区和台地边缘沉积区,不同沉积区有孔虫动物群面貌也有所区别。本文详细研究了黔南地区的猴场打望剖面和惠水竹子冲剖面阿瑟尔期—亚丁斯克期的地层,在打望剖面识别出4个类化石带,由老至新为Pseudoschwagerina beedei - Sphaeroschwagerina constans共存延限带、Staffella xiushuiensisEoparafusulina contracta富集带、Pseudofusulina ellipsoidalis富集带和Misellina subcycloidea间隔带。竹子冲剖面识别出3个化石带,由老至新为Pseudoschwagerina uddeni - Sphaeroschwagerina sphaerica组合带、Eoparafusulina certa富集带和Staffella discoides延限带。对滇黔桂地区不同沉积相区剖面类动物群以及沉积相特征的综合研究显示:开阔台地或台地边缘环境的动物群以Pamirina为特征分子,同时还产出丰富的希瓦格亚科(Schwagerininae)分子;局限或半局限台地环境的类以史塔夫亚科分子(Staffellininae)为主。沉积环境对有孔虫的影响可能主要来自水动力、光照和氧气含量。个体较大、隔壁褶皱强烈的纺锤形希瓦格亚科分子更适应水动力强、透光性好、氧气充足的水体;小个体、结构简单的史塔夫亚科分子可在透光性差、含氧量较低的水体中生存。

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    云南曲靖刘家冲剖面关底组中的鱼类微体化石及其地层学意义
    王建华,赵文金,朱敏,李强,蔡家琛,张娜,彭礼健, 罗彦超
    2020, 27(6): 329-340. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.7

    摘要 ( 124 )   PDF(4534KB) ( 173 )  

    云南曲靖地区的关底组产出世界闻名的潇湘脊椎动物群(Xiaoxiang Vertebate Fauna),但其地层的划分对比和时代归属一直存有争议,特别是其下部地层的划分及时代归属争议最大。通过在曲靖城南以关底组下段地层为主的刘家冲剖面上开展详细的野外及室内地层古生物学研究工作,文章厘清了该剖面上的志留纪地层,并依据采自数个层位样品中丰富的鱼类微体化石材料探讨了关底组下部的地质时代。研究结果表明:刘家冲剖面上出露的志留纪地层根据岩性变化特征可划分为关底组Ⅰ段(岳家山段)、Ⅱ段(崇家湾段)和Ⅲ段(彩莲段);Ⅰ段的下部以浅黄色、浅黄绿色含砾粉砂质泥岩、钙质粉砂岩为主,未见化石,而上部以深灰色、灰黑色页岩为主,含少量腕足类Lingula sp.及双壳类;Ⅱ段则以灰绿色、暗紫红色页岩互层、并夹薄层状灰岩为主,从下往上灰岩夹层逐渐增多,含丰富的腕足类、海百合茎等无脊椎动物化石及鱼类微体化石;在关底组Ⅲ段地层中首次发现的鱼类微体化石多样性高,门类比较齐全,包括无颌类、盾皮鱼类、棘鱼类和硬骨鱼类四大早期脊椎动物类群,从鱼群组成面貌上看隶属于潇湘脊椎动物群扬子鱼类组合(Yangtze Fish Assemblage)。笔者主要依据对其中棘鱼类的全球对比分析研究,并在结合牙形类等无脊椎动物化石研究进展及新认识的基础上,深入探讨了关底组下部Ⅰ段及Ⅱ段的地质时代。关底组Ⅱ段的时代应为志留纪罗德洛世高斯特晚期(late Gorstian, Ludlow),关底组Ⅰ段含砾岩层之上、含盾皮鱼类“王氏鱼”(Wangolepis)的地层,则应归入罗德洛世高斯特早期(early Gorstian, Ludlow),而在该剖面上尚未发现鱼类化石的关底组Ⅰ段下部,目前还不能确定全部归入高斯特阶(Gorstian),有可能会下延到温洛克统(Wenlock)之中。文章中相关工作的开展,不仅为中国志留纪生物地层的精深研究提供了古鱼类学方面的可靠证据,而且为探讨早期脊椎动物演化提供了新的地质年代意见。

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    古脊椎动物与环境
    新疆晚奥陶世鱼形动物
    郭宪璞,王士涛,盖志琨,赵子然,丁孝忠,李天福
    2020, 27(6): 341-346. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.17

    摘要 ( 126 )   PDF(10956KB) ( 130 )  

    本文记述了新近发现的保存较好、具甲胄确切证据的奥陶纪鱼形动物化石。该化石采自新疆塔里木盆地巴楚县一间房地区依朗里克塔格山上奥陶统恰尔巴克组滨浅海紫红色砂屑灰岩中。对所发现的鱼形动物新属新种——优雅郝氏鱼(Haoina elegantia gen.et sp.nov.)进行了生物学系统描述。郝氏鱼是我国奥陶纪已知保存较完整的古脊椎动物化石,是新科——郝氏鱼科(Haoinaspididae fam.nov.)的科型属。并依据其独特的生物学特征建立新目——郝氏鱼目(Haoinaspidiformes ord.nov.),置于无颌超纲甲胄鱼纲之下。依据牙形石化石带的时代分布,恰尔巴克组属于晚奥陶世早期,即桑比期。新发现的鱼形动物化石包括一个较完整的背侧甲片,化石表面覆盖具有特征纹饰的外骨骼甲胄,大致可分为四种不同的类型;松果区位于头甲中前部;有宽大而深陷的背侧位眶凹,位于松果体稍前的两侧,瘤突组成的嵴在凹壁呈同心圆排列,眶凹呈喇叭状开口。感觉沟系统发育,具眶上感觉沟、主侧线感觉沟和嵴间感觉沟,显示出真皮及皮下组织的管孔系统结构。根据与其他地区鱼形动物的对比和生物特征,建立了具有古特提斯特色的新的鱼形动物古地理分区——奥陶纪郝氏鱼类巴楚鱼类古脊椎动物生物地理区系。这一化石是我国乃至亚洲目前已知发现最早具外骨骼确凿证据的鱼形动物。

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    中国早白垩世翼龙动物群及其多样性对比
    汪筱林,李阳,裘锐,蒋顺兴,张鑫俊,陈鹤,王俊霞,程心
    2020, 27(6): 347-364. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.19

    摘要 ( 218 )   PDF(24877KB) ( 195 )  

    中国西北和东北地区发育中生代河湖相沉积的陆相盆地,其中赋存丰富的脊椎动物化石群,包括天山北部准噶尔盆地的乌尔禾翼龙动物群、天山南部吐哈盆地的哈密翼龙动物群和辽西热河生物群富含翼龙化石。乌尔禾和哈密翼龙动物群都发现于下白垩统吐谷鲁群中,两者的繁盛时间大致相当,这两个动物群的翼龙个体数量巨大,但是物种多样性很低。乌尔禾翼龙动物群的化石多保存在半深湖环境沉积的细砂岩和粉砂岩中,化石保存较为完整,主要为正常死亡;哈密翼龙动物群的化石富集保存在滨浅湖环境事件沉积的风暴岩中,大都经过了大型风暴的短距离搬运和快速埋藏,骨架分散,但几乎所有单个骨骼完整。东北地区的热河生物群翼龙种类众多,共生包括鱼类、两栖类、恐龙等其他爬行类、鸟类和哺乳类等脊椎动物,生物多样性极为丰富,大多保存在半深湖深湖环境形成的页岩中,骨架多为完整保存,是火山爆发事件导致其集群死亡,并被火山灰快速埋藏,与新疆的动物群面貌明显不同。根据天山南北的翼龙动物群初步对比,乌尔禾翼龙动物群的主要优势类群准噶尔翼龙类,在天山北部的准噶尔盆地及相邻的蒙古西部地区都有分布,与天山南部的哈密翼龙动物群中已知唯一翼龙类群哈密翼龙完全不同,两者亲缘关系很远。因此认为在中生代,天山的隆升就已经达到了一定的高度,并对翼龙的南北迁徙交流形成了有效的地理阻隔。依据中国东北和西北地区早白垩世翼龙动物群对比,认为辽西及相邻周边地区由于华北克拉通破坏,导致大量火山活动,造成了生态环境的多样性和生物种类的快速更替,从而形成了热河生物群独有的极高的生物多样性,而缺少火山活动、环境相对单一的西北陆相盆地,虽然翼龙类具有数以千万计的庞大居群,但是物种多样性很低。华北克拉通破坏导致的辽西地区频繁而强烈的火山活动,是形成中国西北和东北早白垩世生物多样性差异的重要原因。

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    内蒙古鄂尔多斯地区早白垩世新的翼龙类化石
    姬书安,张笠夫
    2020, 27(6): 365-370. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.14

    摘要 ( 420 )   PDF(4202KB) ( 263 )  

    发现于内蒙古鄂托克旗召稍早白垩世罗汉洞组的一件不完整翼龙类下颌标本,以下颌愈合部长且平直、齿骨侧嵴发育、近圆形齿窝沿侧嵴之上的齿骨侧面上半部分自前向后呈直线排列、齿窝直径(2~2.5 mm)前后变化较小、相邻齿窝的间距约为齿窝直径的一半、下颌牙齿密度为3枚/cm等特征,可归入梳颌翼龙科(Ctenochasmatidae),且代表一新属种——郝氏鄂托克翼龙Otogopterus haoae gen.et sp.nov.。该化石是继鄂托克旗新召准噶尔翼龙科的平颌鄂尔多斯翼龙Ordosipterus planignathus之后在内蒙古鄂尔多斯地区发现的第2件确切翼龙类材料,丰富了这一地区早白垩世脊椎动物群的组成。该翼龙也是继甘肃庆阳环河翼龙Huanhepterus quingyangensis之后在鄂尔多斯盆地发现的第2种梳颌翼龙科化石,进一步扩大了鄂尔多斯盆地梳颌翼龙科的地理分布范围,同时表明鄂尔多斯盆地是继辽宁西部之后梳颌翼龙科在中国的又一重要分布区。

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    中华原始软骨硬鳞鱼之再描述及其地质时代
    卢立伍,谭锴,王曦
    2020, 27(6): 371-381. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.6.6

    摘要 ( 202 )   PDF(6392KB) ( 139 )  

    鲟形鱼类是一类脊椎骨尚未完全骨化、鳞片极度退化的原始辐鳍鱼类。本文重新系统描述了该类别中时代最古老的中华原始软骨硬鳞鱼(Eochondrosteus sinensis Lu,Li et Yang, 2005),补充并修订了其古生物学特征。该鱼类具有扇形的下鳃盖骨、多块条形鳃条骨、较大的喉板骨、具齿的上、下颌,且全身仅在尾鳍上叶具有鳞片等特征,可以区别于鲟形鱼类其他属种。初步的支序系统发育分析表明,Eochondrosteus可能是鲟形鱼类中最原始的类群,与所有其他鲟形鱼类的祖先类群构成一个姐妹群;同时其具有一些古鳕类才普遍拥有的特征,如相对较大的喉板骨和眶下骨等,有可能是原始辐鳍鱼类向鲟形鱼类进化过程中的过渡类型。这一鲟形鱼类化石产于甘肃省肃北县马鬃山镇西北约50 km的方山口组深灰色粉砂质页岩中。根据野外实地调查和岩石地层学、生物地层学对比,该鱼类的时代有可能是早三叠世,而非命名时认为的晚二叠世,但仍是迄今已发现的时代最古老之鲟形鱼类。

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    Core value of the Chengjiang fauna: formation of the animal kingdom and the birth of basic human organs(English)
    SHU Degan, HAN Jian
    2020, 27(6): 382-412. 
    DOI: 10.13745/j.esf.sf.2020.10.28

    摘要 ( 639 )   PDF(25271KB) ( 172 )  

    澄江动物群以富含多门类精美软躯体构造化石享誉学界,是寒武纪大爆发主幕的见证者;它亲眼目睹了地球动物树上几乎所有主要门类祖先的首次大聚会。对该动物群30多年的大规模调查研究大体上可以划分为3个阶段。始自1984年的第一个10年(1984—1994年),早期动物树上的基础动物亚界和原口动物亚界的大量门类被发现,然而对后口动物亚界全然无知。第二个10年研究(1995—2005年),基础动物亚界和原口动物亚界中的更多门类被发现;而最重要的进展,是西北大学团队主导的早期后口动物大发现使后口动物亚界的基本框架被构建,由此地球三分动物树首次成型。第三个10年及其以后时期(2005年之后),3个动物亚界中进一步添加了一些新的门类认知;综合20世纪40年代以来对埃迪卡拉生物群、寒武纪第一世和第二世的珍稀动物群研究成果,学界开始思考三分动物树分步成型与多幕式寒武纪大爆发事件的内在关联,提出了三幕式寒武纪大爆发新假说。澄江动物群研究具有多方面的科学价值,包括动物群结构研究,生态环境研究等,然其核心学术价值主要集中在如下两个方面:(1)作为寒武纪大爆发的主幕见证者,澄江动物群首次创建了地球上三分动物树的完整谱系框架。三幕式寒武纪大爆发假说揭示了地球上动物门类由低等到高等、分阶段爆发创造的本质内涵,即历时约0.4亿年的三幕式寒武纪大爆发与动物树阶段性快速成型的内在耦合性。第一幕发生于埃迪卡拉纪晚期,它诞生了众多基础动物亚界门类(包括大量绝灭门类),也可能出现了少量原口动物的先驱分子;第二幕发生于寒武纪的第一世,除了延续基础动物门类的繁盛外,更创生了原口动物亚界里的主要门类(包括蜕皮类和触手担轮类);第三幕发生于寒武纪第二世(以澄江动物群为代表),不仅延续了基础动物和原口动物门类的兴盛,更重要的是诞生了后口动物亚界里的所有门类。至此,整个三分动物树的框架成型,寒武纪大爆发创新事件宣告基本结束。文章还对几个重要动物类群的生物学属性进行了评述。第一鱼昆明鱼目是已知唯一的最古老脊椎动物,而云南虫、海口虫既不是脊椎动物(即高等脊索动物),也不属于低等脊索动物,而是一类特殊的低等后口动物;长江海鞘是可信的始祖尾索动物,它支持了经典的尾索动物起源假说;古虫动物门首创鳃裂构造,对后口动物亚界的起源探索提供了关键信息。(2)澄江动物群具有深刻的人文哲学意义,所发现的古虫动物门创造的“第一鳃裂”,昆明鱼目创造的“第一头脑”“第一脊椎”“第一心脏”,为达尔文在《人类的由来》中关于人类的主要基础器官起源悬案的破解提供了关键证据。澄江动物群承上启下,其各种形态解剖学信息对解读埃迪卡拉生物群以及寒武纪相关化石库中绝大多数生物类型都具有重要的参考价值。

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