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6亿年前的地球为何突然变热闹?这项研究成果告诉你
2021-11-05 10:39:11   来源:化石网   评论:0 点击:

埃迪卡拉生物群复原图(南京古生物所:杨定华绘制)蓝田生物群复原图(南京古生物所:杨定华绘制)(化石网整理)据扬子晚报 紫牛新闻(记者 于丹丹 校对 盛媛媛):记者11月4日获悉,近日,由中国科学院南京


埃迪卡拉生物群复原图(南京古生物所:杨定华绘制)



蓝田生物群复原图(南京古生物所:杨定华绘制)

(化石网整理)据扬子晚报/紫牛新闻(记者 于丹丹 校对 盛媛媛):记者11月4日获悉,近日,由中国科学院南京地质古生物研究所朱茂炎研究员领导的中英美俄国际合作团队在埃迪卡拉纪高精度地质年代学研究中获得重要进展,为揭示地球这一关键转折期的演变提供了一个全新的时间框架。该成果于2021年11月3日在线发表于《科学》(Science)杂志子刊《科学进展》(Science Advances)。
 
“雪球地球”刚刚“解冻”   生命爆发性增长
 
“这项工作聚焦在埃迪卡拉纪,也就距今6.35-5.39亿年前的这样一个地质时期。”论文的第一和通讯作者,英国地质调查局杨传博士告诉记者,埃迪卡拉纪是介于以极端冰期为特征的成冰纪,和以寒武纪大爆发为特征的寒武纪之间的地质年代。
 
该时期地球的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈均发生了剧烈变化,因而是地球宜居性演化的关键转折期。
 
埃迪卡拉纪时期,地球刚从全球几乎被冰雪覆盖的极端寒冷气候中苏醒过来。“大约在7.17亿~6.35亿年间,地球进入雪球时期,表面几乎被冰雪覆盖,这时候大气海洋系统的氧含量还处于较低的水平,海洋主要以缺氧的海水为主。”杨传介绍,在埃迪卡拉纪之前,生命以微生物的形式为主,宏体生物很少。
 
随着雪球地球的结束,冰川消融,蓝海重现,大量富含矿物质的冰雪融水涌向海洋,导致海洋中的蓝藻、细菌迅速繁殖。海洋中的氧气含量逐渐上升,地球环境变得适合生命生存。或许是雪球地球长达1亿年压抑和禁锢,使得生命迫切地寻找出路。到了6亿年前,生命达到了一个临界点,生物获得一场迸发式的发展。
 
杨传分析指出,一系列环境事件可能导致了埃迪卡拉纪的宏体复杂生物的繁盛,特别是动物开始出现并发生分异,海洋生态系统由微生物占主导的席状生态系统向类似现代海洋生态系统转变。
 
埃迪卡拉纪是介于以极端冰期为特征的成冰纪和以寒武纪大爆发为特征的寒武纪之间的地质年代。该时期地球的岩石圈、水圈、大气圈和生物圈均发生了剧烈变化,随着宏体生物开始大量出现并演化,动物化石也开始出现。
 
建立了最新的埃迪卡拉纪综合年代学模型
 
杨传表示,揭示埃迪卡拉纪地球表层各系统演变与复杂生命崛起之间相互联系和机制,成为当今地球系统科学和宜居性研究的前沿课题。其中,高精度地质年代学是各种因素相互联系的纽带。
 
已有的研究显示,国际上将埃迪卡拉纪发生的地球历史上最大的海洋碳同位素负异常事件称为Shuram事件,在我国华南称为DOUNCE事件。 近年来,有关Shuram/DOUNCE事件及其与宏体复杂生物起源演化之间成因联系等问题的研究成为目前地球科学领域中热点,围绕这些科学问题的争议非常激烈。
 
我国华南埃迪卡拉纪陡山沱组(距今6.35亿~5.50亿年)不仅保存有丰富的化石记录,而且以碳酸盐岩和黑色页岩为主的岩石组合为开展地球化学研究提供了最佳的素材。
 
研究团队对华南陡山沱组中部的黑色页岩和陡山沱组上覆的灯影组和留茶坡组中的火山灰夹层,分别开展黑色页岩Re-Os和锆石CA-ID-TIMS U-Pb地质年代学研究。
 
研究团队获得的年代学数据不仅为陡山沱组中的具刺疑源类、瓮安生物群、翁会生物群、庙河生物群及灯影组中的典型埃迪卡拉化石组合提供了年龄约束,而且确定了陡山沱组中碳同位素负漂移事件的时代。
 
“此次我们的研究将华南埃迪卡拉纪斜坡相的Shuram/DOUNCE事件结束的时间确定为早于5.56亿年前。”杨传介绍,如果说Shuram/DOUNCE事件具有全球等时性的话,那么华南埃迪卡拉纪台地相陡山沱组上部至少记录了两次碳同位素负漂移事件。年龄偏老的持续时间长的是Shuram/DOUNCE事件,年龄偏年轻的事件持续时间比较短,结束于5.50亿年前。
 
上述结论还得到了其他地区埃迪卡拉纪碳酸盐岩碳同位素和年代学数据的支持。综合数据表明,Shuram/DOUNCE事件发生在5.75亿~5.65亿年之间,误差在5百万年左右(主要基于黑色页岩Re-Os年代学数据)。
 
杨传介绍,该项研究的另一重要进展是,重新厘定了埃迪卡拉生物群(5.75亿-5.39亿年前)三个演化组合:阿瓦隆组合、白海组合和纳玛组合之间的时间关系,为认识它们之间的演化关系奠定了基础。
 
基于已经发表的和新的年代学数据,研究团队将埃迪卡拉纪的碳酸盐岩碳同位素数据和化石记录综合起来,建立了最新的埃迪卡拉纪综合年代学模型。该模型不仅为埃迪卡拉系的划分与对比奠定了基础,而且为探讨埃迪卡拉纪生物快速演化与同时期海洋碳酸盐岩碳同位素剧烈波动之间的成因联系提供了年代学依据。

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