基于蒙古巴彦沟剖面埃迪卡拉-寒武系全球标准层型剖面及金钉子的再讨论
2022-05-05 16:20:00李哲萱

近日澳门威斯尼斯人app下载安装早期生命研究团队张志飞教授课题组引进的国家级高层次人才Timothy P. Topper与瑞典、澳大利亚、蒙古国等科研机构研究人员合作在世界上埃迪卡拉纪-寒武纪界线剖面最理想的剖面之一——Bayan Gol剖面进行了高分辨率生物地层学、岩石地层及同位素地层学工作,对埃迪卡拉-寒武系界线进行了回顾、评述,相关成果以题目“Locating the BACE of the Cambrian: Bayan Gol in southwestern Mongolia and global correlation of the Ediacaran–Cambrian boundary”发表在地质学综合性Top期刊Earth-Science Reviews (影响因子12.419),澳门威斯尼斯人app下载安装为文章第一单位。

图1 Timothy P. Topper(右四)与合作者

埃迪卡拉-寒武纪过渡时期出现了地球历史上最重要的生命演化事件之一——寒武纪生命大爆发。与此同时生态系统也发生了重大转变,微生物席主导的生态系统在持续了30亿年之后走下了历史舞台,取而代之的是具有现代特征的移动动物。寒武纪生命大爆发导致了今天存在的大多数动物门类在寒武纪的突然出现,这种生命爆发式的出现一直令古生物学家和进化生物学家着迷、困惑。确定该重大演化事件的准确发生时间的关键在于年代地层学的发展,以期能在全球范围内进行可靠的埃迪卡拉-寒武系沉积序列对比。然而,这是一项非常有挑战性的工作,因为该时期缺乏连续的地层序列,且埃迪卡拉-寒武系界线的识别还存在问题,阻碍了我们对这一关键过渡时期的认识。

目前,埃迪卡拉-寒武系地层界线的全球标准层型剖面(GSSP)位于加拿大比林半岛的Fortune Head剖面,以此剖面中遗迹化石Treptichnus pedum的首现层位为埃迪卡拉-寒武系界线。在1992年建立此GSSP以来,对于该GSSP的讨论一直持续到了30年后的今天,且愈演愈烈。这是由于研究人员逐渐意识到遗迹化石T. pedum并不可靠,因为T. pedum是一种仅发育在碎屑岩沉积相中的遗迹化石,而遗迹化石和实体化石均较为发育,且碳酸盐岩碳同位素地层学也能很好开展工作的碳酸盐岩中从未发现此类遗迹化石。δ13C化学地层学及生物地层学在寒武纪地层学研究中越来越重要,为寒武纪地层的全球对比提供了强力支持。

图2 Bayan Gol剖面

Timothy P. Topper等人在世界上埃迪卡拉纪-寒武纪界线剖面最理想的剖面之一——蒙古Bayan Gol剖面进行了高分辨率生物地层学、岩石地层学及同位素地层学工作。在该剖面Zuun-Arts组顶部的碳酸盐中是别处了全球性发育的BACE(寒武系底部碳同位素负偏,且BACE发育的最低点与寒武纪早期的原牙形刺Protohertzina anabarica的首现层位极为接近。但在Bayan Gol剖面并未出现埃迪卡拉纪-寒武纪GSSP的标准遗迹化石T. pedum,因此制约了此剖面与层型剖面的对比,事实上大多数古大陆上T. pedum均难以寻找,因此使得全球性的地层对比出现了困难。这就使得以T. pedum的首现作为寒武系底界存在着极大的缺点。

3 Bayan Gol剖面Zuun-Arts顶部与Bayangol组产出的小壳化石,A-J为原牙形类P. anabarica

鉴于此,Timothy P. Topper等人提出,可在新的地层剖面中选取除T. pedum外的其他标志作为全球埃迪卡拉纪-寒武纪的界线标志,以取代加拿大纽芬兰单单以T. pedum首现为界线的GSSPTimothy P. Topper等人同时建议BACE事件可作为全球埃迪卡拉-寒武系界线的候选标志。但BACE必须与其他标志结合,互为补充,才能提供更为准确的结果。在全球大多数剖面,BACE的最底部往往和壳体化石P. anabarica的首现极为接近。因此认为以P. anabarica的首现能够在生物地层格架上识别出BACE,提升全球范围内地层对比的可能性。Timothy P. Topper等人提出可以依托蒙古Bayan Gol剖面Zuun-Arts组顶部与Bayangol组碳酸盐岩中产出的关键壳体化石与BACE建立全球埃迪卡拉-寒武系辅助层型剖面(ASSP),作为全球埃迪卡拉-寒武系全球层型剖面的理想选择。

图4 Bayan Gol剖面识别出的BACE

文章信息:

Topper, T., Betts, M. J., Dorjnamjaa, D., Li, G., Li, L., Altanshagai, G., ... & Skovsted, C. B. (2022). Locating the BACE of the Cambrian: Bayan Gol in southwestern Mongolia and global correlation of the Ediacaran–Cambrian boundary. Earth-Science Reviews, 104017.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2022.104017.