風(fēng)化作用與氣候

1、. .我國(guó)三峽地區(qū)陡山沱期海洋氧化與生物演化關(guān)系研究取得重要進(jìn)展發(fā)表時(shí)間:2008-04-15本文提要：中美科學(xué)家通過(guò)對(duì)三峽地區(qū)九龍灣等剖面陡山沱組開(kāi)展高分辨的碳硫同位素和大型疑源類(lèi)古生物化石的研究，提醒了埃迪卡拉時(shí)期海洋脈沖式的氧化與大型疑源類(lèi)化石出現(xiàn)、多樣化和滅絕之間的關(guān)系。研究證實(shí)了埃迪卡拉時(shí)期的海洋確實(shí)存在一個(gè)巨大的有機(jī)碳庫(kù)，致使深海維持在缺氧甚至硫化含硫化氫的狀態(tài)，并發(fā)現(xiàn)深部復(fù)原的海洋經(jīng)歷了兩次脈沖式的氧化，而海洋每一次的氧化事件都對(duì)應(yīng)著一次生物多樣性的開(kāi)展，研究說(shuō)明導(dǎo)致全球性生物多樣化開(kāi)展的海洋完全氧化是在5.51億年之后。以中國(guó)科學(xué)家為主要奉獻(xiàn)者的該論文發(fā)表在“美國(guó)科學(xué)院院刊上，

2、被譽(yù)為關(guān)于多細(xì)胞動(dòng)物成因與埃迪卡拉時(shí)期先于寒武紀(jì)古環(huán)境變化的最重要論文。 “雪球地球理論是地球科學(xué)界影響廣泛、爭(zhēng)議不斷的一個(gè)假說(shuō)。美國(guó)科學(xué)院院士、哈佛大學(xué)霍夫曼等人的“新元古代雪球地球假說(shuō)認(rèn)為，在宏觀后生動(dòng)物出現(xiàn)之前的2億年大約7.55.5億年前間，由于羅迪尼亞超大陸的解體，增加的大陸風(fēng)化作用過(guò)度消耗了大氣圈的CO2，造成了地球歷史上最嚴(yán)重的新元古代冰期“雪球地球。其間可能至少有2次全球性的冰川曾推進(jìn)到赤道地區(qū)的海平面，使海洋全部結(jié)成很厚的冰，地球成為了一個(gè)被冰雪覆蓋的大雪球。盡管存在著新元古代的冰期終究是“雪球還是“泥球的爭(zhēng)議，但隨著冰期溫度的下降，海洋能夠從大氣中吸收更多的氧氣，這些氧氣與

3、海洋中懸浮的微小有機(jī)體作用產(chǎn)生碳酸鹽，即通過(guò)浮游生物的呼吸作用釋放出CO2，這些氣體最終幫助地球溫度迅速反彈，這種溫室效應(yīng)對(duì)地球生物圈產(chǎn)生了保護(hù)作用。我國(guó)科學(xué)家2007年在三峽地區(qū)陡山沱組底部發(fā)現(xiàn)的“滯育卵囊中動(dòng)物胚胎化石，將動(dòng)物的起源時(shí)間提前到6.32億年以前，將動(dòng)物的化石記錄前推了5千萬(wàn)年，即動(dòng)物在新元古代晚期“雪球地球事件完畢之后就已經(jīng)出現(xiàn)了。動(dòng)物絕對(duì)需要氧氣，海洋只有氧化了，海水中溶解的氧氣到達(dá)一定濃度動(dòng)物才會(huì)出現(xiàn)。也只有深海根本氧化了，才會(huì)發(fā)生多細(xì)胞生物的大幅射。動(dòng)物演化的重要一幕發(fā)生在“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)之前的埃迪卡拉紀(jì)6.355.42億年前，是全世界科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。為了解釋在埃迪

4、卡拉時(shí)期出現(xiàn)的生命的飛躍(動(dòng)物的出現(xiàn))以及隨后復(fù)雜的生命現(xiàn)象，科學(xué)家們對(duì)阿曼、加拿大等地埃迪卡拉系剖面做過(guò)地球化學(xué)研究，但是由于缺乏地層年代、古生物化石等資料，無(wú)法將高分辨的地球化學(xué)數(shù)據(jù)和古生物資料結(jié)合起來(lái)，直接論證海洋環(huán)境的變化對(duì)生命演化的影響。三峽地區(qū)震旦系已有80多年研究歷史，全國(guó)地層委員會(huì)2005年重新定義的震旦系即相當(dāng)于埃迪卡拉系，陡山沱組為這個(gè)系下面的一個(gè)巖性地層單元。2005年中外學(xué)者發(fā)表了多篇三峽地區(qū)鋯石U-Pb年齡或SHRIMP鋯石U-Pb年齡數(shù)據(jù)，將陡山沱組沉積年齡鎖定在6.355.51億年之間，使我國(guó)陡山沱組成為國(guó)際上第一個(gè)具有可靠同位素年齡數(shù)據(jù)的埃迪卡拉系地層剖面。10

5、年來(lái)，中外學(xué)者先后在陡山沱組中發(fā)現(xiàn)了一些最早的動(dòng)物化石證據(jù)，曾在國(guó)際上產(chǎn)生重大影響。例如，在*甕安陡山沱組上磷塊巖大約5.8億年前中發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物胚胎化石、原始海綿動(dòng)物化石和兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物化石。不久前在三峽地區(qū)發(fā)現(xiàn)的6.3億年前“休眠卵動(dòng)物胚胎化石。這些成果分別發(fā)表在著名的自然、科學(xué)雜志上。明確的年齡和豐富的早期動(dòng)物化石記錄使三峽地區(qū)成為研究埃迪卡拉時(shí)期古海洋環(huán)境與生物演化的理想地區(qū)，吸引了包括美國(guó)、日本、德國(guó)、加拿大、澳大利亞等多國(guó)學(xué)者前來(lái)考察和工作。2002年美國(guó)科學(xué)雜志上發(fā)表了美國(guó)地球化學(xué)家安巴和古生物學(xué)家諾爾合署的述評(píng)文章，指出“元古代255.42億年前大局部時(shí)期地球的海洋外表是含氧的，深部

6、是硫化含硫化氫的，在這樣的條件下大局部海洋環(huán)境會(huì)是缺少生物所需的微量金屬，潛在地阻礙了氮循環(huán)，影響初級(jí)生產(chǎn)力，并限制了真核藻類(lèi)的生態(tài)分布。氧化復(fù)原敏感的微量金屬如Mo、Fe、Cu是生物固氮酶中不可或缺的微量元素，起到無(wú)機(jī)生物橋的作用。元古代末期多細(xì)胞藻類(lèi)和后生動(dòng)物的出現(xiàn)標(biāo)志著硫化含硫化氫海洋的完畢，也即深海的氧化。因此近幾年人們關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向海洋氧化與生物演化的關(guān)系，如海洋深部終究是什么時(shí)候氧化的？生物的演化與海洋的環(huán)境變化終究關(guān)系如何？ *西陵峽觀景三峽大壩的新公路開(kāi)辟出的九龍灣剖面，是目前發(fā)現(xiàn)的出露最好、保存最完整、最連續(xù)的陡山沱組沉積記錄。主要由碳酸鹽巖、黑色頁(yè)巖構(gòu)成的陡山沱組沉積厚度近

7、200米，這些巖石保存的多種地球化學(xué)代指標(biāo)是研究古海洋氧化復(fù)原環(huán)境變化的重要證據(jù)。結(jié)合保存的豐富的大型凝源類(lèi)化石的研究，能夠提醒埃迪卡拉時(shí)期海洋氧化與真核生物多樣化的耦合關(guān)系。在國(guó)家自然科學(xué)基金等工程的共同資助下，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所博士生黃晶第二作者、導(dǎo)師儲(chǔ)雪蕾研究員通訊作者以及中國(guó)科學(xué)院*地質(zhì)古生物研究所周傳明、袁訓(xùn)來(lái)研究員等同美國(guó)3所大學(xué)的學(xué)者合作，在2008年3月4日出版的美國(guó)科學(xué)院院刊PNAS發(fā)表了題為“埃迪卡拉系陡山沱組脈沖式氧化與生物演化的論文，通過(guò)對(duì)三峽地區(qū)九龍灣等剖面陡山沱組開(kāi)展高分辨的碳、硫同位素和大型疑源類(lèi)古生物化石的研究提醒埃迪卡拉時(shí)期海洋脈沖式的氧化與大型疑

8、源類(lèi)化石出現(xiàn)、多樣化和滅絕之間的關(guān)系。這篇論文對(duì)采自三峽地區(qū)九龍灣剖面完整的陡山沱組樣品進(jìn)展了高分辨的碳和硫的同位素和大型疑源類(lèi)化石的研究分析。麻省理工學(xué)院羅斯曼等人在2003年通過(guò)非穩(wěn)態(tài)的碳循環(huán)模型的模擬，提出在新元古代冰期之后深海曾存在一個(gè)巨大的有機(jī)碳庫(kù)，但一直沒(méi)有被進(jìn)一步證實(shí)。黃晶、儲(chǔ)雪蕾等人的該項(xiàng)研究所獲得的同位素地球化學(xué)數(shù)據(jù)顯示，陡山沱組下部擁有非常穩(wěn)定的有機(jī)碳同位素組成和擾動(dòng)的無(wú)機(jī)碳同位素、微量硫酸鹽同位素組成，說(shuō)明陡山沱早期的海洋擁有巨大的有機(jī)碳庫(kù)和低的硫酸鹽含量，是一個(gè)復(fù)原的海洋。這與羅斯曼等人提出溶解有機(jī)碳庫(kù)的模型完全吻合，證實(shí)了埃迪卡拉時(shí)期的海洋確實(shí)存在一個(gè)巨大的有機(jī)碳庫(kù)，

9、致使深海維持在缺氧，甚至硫化含硫化氫的狀態(tài)。該項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，陡山沱組中、上部的兩次無(wú)機(jī)碳同位素負(fù)漂移顯示了深部復(fù)原的海洋經(jīng)歷了兩次脈沖式的氧化，直到陡山沱期完畢之后溶解有機(jī)碳庫(kù)源消失，深海才完全被氧化。結(jié)合大型疑源類(lèi)化石的研究發(fā)現(xiàn)，海洋每一次的氧化事件都對(duì)應(yīng)著一次生物多樣性的開(kāi)展。研究證明了早期埃迪卡拉真核生物的開(kāi)展是沿著海洋氧化的軌跡進(jìn)展的。這篇文章還通過(guò)全球比照提出，導(dǎo)致全球性的生物多樣化開(kāi)展的海洋完全氧化是在5.51億年之后。由于豐富的同位素地球化學(xué)數(shù)據(jù)和古生物資料，霍夫曼認(rèn)為該論文給出的數(shù)據(jù)是至今得到的最詳細(xì)的環(huán)境多種代指示資料， 是關(guān)于多細(xì)胞動(dòng)物成因與埃迪卡拉時(shí)期先于寒武紀(jì)古環(huán)境變化

10、的最重要論文，對(duì)研究埃迪卡拉時(shí)期的海洋環(huán)境與生物演化具有重要價(jià)值。我國(guó)學(xué)者在構(gòu)思、數(shù)據(jù)分析和論文寫(xiě)作等方面都做出了重要的奉獻(xiàn)。論文引用的數(shù)據(jù)平行來(lái)自中美兩國(guó)的實(shí)驗(yàn)室，其中中方數(shù)據(jù)由中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所的穩(wěn)定同位素地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)完成，包括碳酸鹽、有機(jī)碳、微量硫酸鹽和黃鐵礦的碳和硫同位素分析。國(guó)內(nèi)分析的數(shù)據(jù)與國(guó)外的數(shù)據(jù)完全可以比照，而且微量硫酸鹽的數(shù)據(jù)質(zhì)量還高于國(guó)外。中科院專(zhuān)家表示:風(fēng)化作用讓珠峰矮了1.2萬(wàn)米表時(shí)間:2007-08-07正在*進(jìn)展的“全國(guó)化石愛(ài)好者大會(huì)上，專(zhuān)家們表示，化石數(shù)據(jù)證明，如果不是風(fēng)化作用，世界第一頂峰珠穆朗瑪峰的高度應(yīng)該為萬(wàn)米左右。 中科院*地質(zhì)古生物研究所研

11、究員陳挺恩表示，化石的證據(jù)說(shuō)明：青藏高原的形成，經(jīng)歷了五次板塊運(yùn)動(dòng)，喜馬拉雅山那么形成于第五次板塊沖撞，而且如果沒(méi)有自然界的風(fēng)化力量，它的頂峰珠穆朗瑪峰還要高得多。 化石證據(jù)說(shuō)明，珠峰是在第三紀(jì)全新世形成，按照這個(gè)推斷，珠峰的峰頂應(yīng)該是第三紀(jì)的地層，然而登山人員從峰頂采得的地層證據(jù)卻說(shuō)明，這里是奧陶紀(jì)地層。那么奧陶紀(jì)之后志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)直到第三紀(jì)全新世，這一大段的地層終究跑到哪里去了？ “這是因?yàn)榇笞匀画h(huán)境的風(fēng)化作用讓珠峰的個(gè)頭變矮了。陳挺恩告訴記者，在喜馬拉雅山的北面山坡的坡底地區(qū)，來(lái)自全國(guó)的化石專(zhuān)家分別找到了那些在頂峰上遺失的志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二

12、疊紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)直到第三紀(jì)全新世這些地層，而且推算出它們的厚度相加應(yīng)該是在萬(wàn)米，因此，板塊沖撞形成喜馬拉雅山的隆起，地殼的隆升高度應(yīng)該是在萬(wàn)米左右。 參加“全國(guó)化石愛(ài)好者大會(huì)的專(zhuān)家們表示，喜馬拉雅山目前仍處于隆升的過(guò)程之中，然而這并不意味著它肯定會(huì)越來(lái)越高。珠峰未來(lái)終究是長(zhǎng)高還是變矮，取決于兩大力量的比照，即珠峰隆升的速度和風(fēng)化的速度誰(shuí)快誰(shuí)慢，如果風(fēng)化快過(guò)隆升，那么珠峰無(wú)疑就會(huì)變矮，而如果隆升速度快過(guò)風(fēng)化過(guò)程，那么世界第一頂峰還會(huì)長(zhǎng)高。 由中科院*地質(zhì)古生物研究所和中國(guó)科協(xié)科普辦公室主辦的“第二屆全國(guó)化石愛(ài)好者大會(huì)日日在*舉行。來(lái)自全國(guó)各地的多名化石愛(ài)好者與古生物化石專(zhuān)家參加了大會(huì)

13、。早期陸生維管植物起源和演化研究取得重要突破發(fā)表時(shí)間:2009-12-08具根的維管植物的出現(xiàn)加速了地球的風(fēng)化作用，改變了陸地的生態(tài)系統(tǒng)。故維管植物根的起源和演化是早期生命起源和演化的前沿和熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，陸地上最古老的植物是莖軸裸露、沒(méi)有真正的根和葉子的原始植物，它們通常被稱(chēng)作裸蕨，最早期的陸生植物生活的時(shí)代泥盆紀(jì)也被稱(chēng)作是裸蕨植物的時(shí)代。真正的根和葉子是隨后才在地球上演化出來(lái)的。事實(shí)果真如此嗎？在自然科學(xué)基金持續(xù)的支持下，大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院郝守剛教授的古植物研究組通過(guò)長(zhǎng)期不懈的努力研究，完全改變了這些傳統(tǒng)的觀念。最近，該研究組報(bào)道了世界上最古老的根。這是一種發(fā)現(xiàn)于*4.1億年前早

14、泥盆世的地層中裸蕨植物工蕨類(lèi)Zosterophyllum shengfengense的簇生根。該研究組經(jīng)過(guò)野外調(diào)查和認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)室工作，提醒了地球上最古老的根的形態(tài)學(xué)特征，并依據(jù)完整的化石標(biāo)本，引進(jìn)了現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的概念,第一次計(jì)算了這種最古老植物的生物量，獲得了該壓型化石植物的根莖比信息。這種古老的根僅占整個(gè)植物生物量的不到3%，通過(guò)與現(xiàn)生植物的根莖比數(shù)據(jù)的比較，說(shuō)明這種細(xì)小的簇根能夠?yàn)橄鄬?duì)較大的莖軸系統(tǒng)有效地提供養(yǎng)分，這也說(shuō)明早期陸生植物具有較強(qiáng)的吸收能力和水分利用效率，也說(shuō)明這種植物可能生活在高溫、高降水量以及水分供應(yīng)充足的環(huán)境之中。 由于早期根的形態(tài)和生態(tài)學(xué)信息的記錄極度缺乏，已報(bào)道的化石資

15、料非常少，所以該項(xiàng)地球上最古老的根系統(tǒng)的研究引起了審稿人高度關(guān)注， 該項(xiàng)成果發(fā)表在國(guó)際重要的學(xué)術(shù)期刊“New Phytologist上。該研究不僅對(duì)早期微觀植物起源演化具有重要的意義，而且對(duì)全球變化效應(yīng)的建模也具有重要的意義。該研究組一直致力于早期陸生維管植物的起源、演化及其環(huán)境制約的研究。上個(gè)世紀(jì)90年代，在自然科學(xué)基金持續(xù)的支持下他們研究了地球上最古老的葉子和具葉植物優(yōu)美始葉蕨Eophyllophyton bellum，說(shuō)明在植物登陸之初，就有了真正的葉子。始葉蕨是當(dāng)今植物的祖先類(lèi)型，莖軸矮小，只有幾十厘米高。葉子只有四、五毫米大小，具有完善的葉肉組織和脈序，但缺少現(xiàn)今葉子所具有的柵欄組織

16、和海綿組織，顯示了它的原始性。這一發(fā)現(xiàn)將葉子的起源前移了近2000萬(wàn)年。葉子的出現(xiàn)提高了植物光和作用的效率，促進(jìn)了全球大氣二氧化碳濃度在泥盆紀(jì)時(shí)期的急劇下降，改變了地球環(huán)境和生物地球化學(xué)循環(huán)。作為碳水化合物，早期陸生植物構(gòu)成陸生生物食物鏈的根底，為動(dòng)物界及整個(gè)陸生生態(tài)系統(tǒng)的演化奠定了根底。該研究是和美國(guó)密歇根大學(xué)Charles B. Beck教授的古植物實(shí)驗(yàn)室共同完成的，成果發(fā)表在德國(guó)經(jīng)典的古生物學(xué)雜志“Palaeontographica B上。該項(xiàng)研究以及其他關(guān)于華南陸生植物的研究發(fā)表后，引起了古植物學(xué)同行的高度重視，稱(chēng)之為“中國(guó)之謎，并將“中國(guó)之謎作為下一千年陸生植物古地理研究的挑戰(zhàn)。氣源

17、營(yíng)養(yǎng)與痕量元素向西北太平洋沿岸海的輸送Transport of Atmospheric Nutrient and Trace Elements toMarginalSeas of the Northwest Pacific 在國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào): 49006061)資助下，*海洋大學(xué)X經(jīng)教授等創(chuàng)造性地進(jìn)展了有關(guān)氣源物質(zhì)向大洋輸送的研究，其研究成果主要由四局部組成： 1.發(fā)現(xiàn)了地表風(fēng)成堆積物(例如黃土)、海洋氣溶膠及北太平洋深海粘土三者在化學(xué)成分上的相似性和成因上的關(guān)聯(lián)。 2.在西北太平洋沿岸海發(fā)現(xiàn)痕量元素(Cu、Cd、Pb、Zn等)通過(guò)大氣的輸送較河流更為重要，而主要來(lái)自地殼風(fēng)化作用的元

18、素(Al、Fe、Mn等)，那么以河流輸入為主。 3.在黃海和東海發(fā)現(xiàn)大氣降水中的化學(xué)物質(zhì)對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力有促進(jìn)作用，且降水對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送通量與赤潮的發(fā)生之間存在正相關(guān)。 4.證實(shí)了黃海上空酸雨的頻率受碳酸鹽濃度的控制，特別是春季風(fēng)沙盛行時(shí)雨水的pH值與Ca CO3的濃度明顯高于酸雨多發(fā)的冬季。 該研究提醒了氣源物質(zhì)的輸送對(duì)西北太平洋生態(tài)地球化學(xué)系統(tǒng)有顯著影響，這對(duì)研究經(jīng)濟(jì)迅速開(kāi)展的西太平洋地區(qū)海洋生態(tài)問(wèn)題提供了重要的科學(xué)依據(jù)。該研究已完成和發(fā)表論文約20 篇，其中40%以上發(fā)表于國(guó)際刊物(如“Deep-Sea Res.，“ Mar. Chem.， “ Geo ch im. Cosmochim.

19、Acta.和“Water Res.等)。鑒于上述成績(jī)，課題組已受UNESCO/IO C/WESTPAC委托，負(fù)責(zé)組織和領(lǐng)導(dǎo)近20個(gè)國(guó)家和地區(qū)在海-氣相互作用領(lǐng)域“物質(zhì)通過(guò)大氣向海洋輸送的研究。海水變化造就寒武紀(jì)生命大爆發(fā)(發(fā)表時(shí)間:2012-04-25)六億年前的海洋已是生機(jī)盎然，那時(shí)海洋的主人是一種軟體生物，后來(lái)成了地球上所有動(dòng)物的祖先，但是浩瀚的大海幾乎沒(méi)有保存它們?nèi)彳浀男雄E。又過(guò)了數(shù)千萬(wàn)年這與地球歷史相比也只是一眨眼的工夫生命開(kāi)場(chǎng)以爆發(fā)的速度演化、分化，變得越來(lái)越復(fù)雜，出現(xiàn)了多細(xì)胞動(dòng)物，有些動(dòng)物擁有了外殼或內(nèi)骨骼。寒武紀(jì)大爆發(fā)的化石證據(jù)不勝枚舉，但其原因和準(zhǔn)確的發(fā)生時(shí)間一直是一個(gè)謎。另外

20、，為什么自那以后再也沒(méi)有類(lèi)似的現(xiàn)象了呢？新的研究認(rèn)為，寒武紀(jì)生命的奧秘可能蘊(yùn)藏在地質(zhì)學(xué)第二大謎團(tuán)：“大不整合面(Great Unconformity)之中，它是一個(gè)世界范圍的地層特征，指遠(yuǎn)古大陸的基巖與較年輕的寒武紀(jì)淺海沉積物之間的一個(gè)分界限?！按蟛徽厦媸且粋€(gè)非常穩(wěn)定的地質(zhì)分界面，在整個(gè)地史時(shí)期是唯一一例，研究的主要承擔(dān)者、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校University of Wisconsin-Madison的地球科學(xué)教授S.Peters說(shuō)。大不整合面將數(shù)十億年前地球深部形成的古老基巖與相對(duì)年輕的寒武紀(jì)海洋沉積接合在了一起，且遍布全球各地。這條界限之間包含了上億年的時(shí)間空隙，而寒武紀(jì)大爆發(fā)的秘

21、密可能就隱藏在那些缺失的巖層中。在四月十九日的自然雜志上，Peters和他的同事們共同撰文稱(chēng)，造就“大不整合面的力量，或許就是寒武紀(jì)大爆發(fā)的最終原因。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種巖層上的巨大缺失還伴隨著海洋化學(xué)的深層變化，那時(shí)的海洋正在孕育原始生命。海洋化學(xué)的變化可能是生命大爆發(fā)的驅(qū)動(dòng)力?！拔覀兺茰y(cè)，在不整合面最終形成時(shí)，地表受到風(fēng)和水流的嚴(yán)重剝蝕，這些剝蝕產(chǎn)物被帶入海洋中，隨后海洋里出現(xiàn)的生物礦化作用，如動(dòng)物的外骨骼等，就是對(duì)海洋化學(xué)成分改變的應(yīng)答。Peters說(shuō)。他和同事Gaines研究了采自北美各處的兩萬(wàn)余塊巖石樣本，找到了各種各樣的證據(jù)，如罕見(jiàn)的地球化學(xué)條件下出現(xiàn)的奇特礦物沉積，是物理、化學(xué)和生

22、物三種因素共同作用的產(chǎn)物。在寒武紀(jì)早期，北美大陸的淺海海面不斷起伏變化，常年侵蝕海床沉積，漸漸地露出大地深處的基巖。沉睡了數(shù)十億年后，這些基巖第一次探出頭來(lái)，與空氣和水相接觸，化學(xué)風(fēng)化作用將其中的一些成分如二氧化硅及鈣、鐵、鉀等金屬離子釋放到海水里，海水的化學(xué)組成發(fā)生了改變。隨后，暴露出來(lái)的基巖又漸漸被海洋沉積覆蓋，形成了一條中間有斷層的界限，這就是大不整合面。日益增加的碳酸鹽沉積以及擴(kuò)X的海綠石海床，便是海水化學(xué)成分改變的證明。大量涌入的無(wú)機(jī)離子對(duì)海中生物構(gòu)成了威脅?！耙Ｉ睿眢w必須維持水鹽平衡，Peters解釋說(shuō)?！斑^(guò)量的無(wú)機(jī)鹽參與生命活動(dòng)，是非常不利的，必須把它們排除在外。方法之一

23、就是將體內(nèi)的無(wú)機(jī)鹽結(jié)晶礦化。目前，地球上主要有三種生物礦化物：磷酸鈣脊椎動(dòng)物的骨骼和牙齒、碳酸鈣無(wú)脊椎動(dòng)物的外骨骼和二氧化硅放射蟲(chóng)的外殼，生成這三種生物礦化物的生物學(xué)機(jī)制，幾乎是同時(shí)演化出來(lái)的。隨后便各自開(kāi)枝散葉，才有了今天多姿多彩的動(dòng)物世界。從動(dòng)物出現(xiàn)到礦化骨骼的形成，其中有一段時(shí)間間隔。這樣看來(lái)，三種礦化作用同時(shí)產(chǎn)生，且殊途同歸，并非是為了獲得某種新功能或新器官，而更像是對(duì)某些現(xiàn)象的應(yīng)答。大不整合面的形成過(guò)程中，海水化學(xué)的變化，正好與礦化作用對(duì)應(yīng)起來(lái)。也正是因?yàn)榇罅繜o(wú)機(jī)離子釋放入海，為生命演化確定了方向?，F(xiàn)在，生物礦化現(xiàn)象被賦予了各種各樣的功能：保護(hù)動(dòng)物體表的刺和外殼、支持身體內(nèi)骨骼與捕食

24、螯和牙齒。研究者們得出結(jié)論，大不整合面的形成或許是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的驅(qū)動(dòng)力。“我們的設(shè)想將許多線(xiàn)索串了起來(lái)，例如各種獨(dú)特的沉積現(xiàn)象、豐富完好的化石記錄等。我們推測(cè)海水化學(xué)的變化對(duì)早期生命構(gòu)成了深遠(yuǎn)影響。Gaines說(shuō)。這項(xiàng)成果讓我們看到，地層之書(shū)的缺頁(yè)與空白其實(shí)可能蘊(yùn)含珍貴寶藏?；W(wǎng)/faywater 編譯一粒塵沙的氣候解讀科學(xué)基金和一個(gè)穿插學(xué)科的開(kāi)展發(fā)表時(shí)間:2012-11-07來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào)氣候變化對(duì)人類(lèi)*和社會(huì)開(kāi)展的影響越來(lái)越受到重視，如何掌握全球氣候變化趨勢(shì)并為正確決策提供科學(xué)依據(jù)是科學(xué)家們的努力方向之一。對(duì)從事全球風(fēng)塵研究的科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，探究一粒沙塵的“前世今生，也是認(rèn)知整個(gè)世界

25、的途徑之一。在科學(xué)基金的持續(xù)資助下，*大學(xué)“表生地球化學(xué)過(guò)程與環(huán)境變遷研究群體以地球系統(tǒng)科學(xué)理論為指導(dǎo)，以元素、同位素、有機(jī)地球化學(xué)和礦物學(xué)為研究手段，并結(jié)合年代學(xué)、沉積學(xué)研究方法，探討了亞洲風(fēng)塵起源、沉積和風(fēng)化的地球化學(xué)過(guò)程機(jī)理及全球變化背景下人類(lèi)活動(dòng)與環(huán)境變化之間的關(guān)系，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)開(kāi)展提供科學(xué)依據(jù)。一沙一世界科學(xué)家們從風(fēng)塵在不同時(shí)間尺度上的產(chǎn)生、輸送、沉降與沉積風(fēng)化過(guò)程及環(huán)境效應(yīng)上，即可解讀風(fēng)塵沉積的古環(huán)境、預(yù)測(cè)風(fēng)塵的環(huán)境效應(yīng)及指導(dǎo)沙塵治理，并推知全球變化。因此，亞洲風(fēng)塵研究也成為國(guó)家自然科學(xué)基金“全球變化研究?jī)?yōu)先資助的領(lǐng)域之一。我國(guó)北方及鄰國(guó)蒙古地處亞洲內(nèi)陸，是全球重要的風(fēng)塵釋放中

26、心，對(duì)亞洲風(fēng)塵進(jìn)展研究也成為全球變化研究的核心內(nèi)容之一。20世紀(jì)，科學(xué)家們?cè)谶@一領(lǐng)域取得了諸多成就，從李?；舴易钤缣岢鳇S土風(fēng)成學(xué)說(shuō)，到新中國(guó)成立后建立專(zhuān)門(mén)的黃土考察隊(duì)，再到上世紀(jì)80年代中期，以中科院院士X東生為首的專(zhuān)家學(xué)者完成黃土與環(huán)境專(zhuān)著并逐步形成黃土研究熱潮，我國(guó)黃土研究取得了可與深海和冰川研究媲美的成就。近十年來(lái)，亞洲風(fēng)塵研究不斷取得進(jìn)展，研究范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，黃土與沙漠過(guò)渡帶研究反映了沙漠的進(jìn)退，提醒了冬夏季風(fēng)強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換，沙漠沉積記錄的研究反映了不同氣候時(shí)期的活化與固定。對(duì)不同區(qū)域黃土的研究，反映了區(qū)域尺度環(huán)境的演變，也為提醒氣候環(huán)境的耦合變化提供了依據(jù)。比方，學(xué)術(shù)界對(duì)長(zhǎng)江歷史演化這一“

27、百年謎題存在較大爭(zhēng)議，該團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)的物源示蹤法，提出長(zhǎng)江可能在漸新世末中新世初就已經(jīng)貫穿東流入海?！斑@和過(guò)去許多觀點(diǎn)有很大的不同。該群體成員之一，*大學(xué)教授X洪波對(duì)中國(guó)科學(xué)報(bào)記者說(shuō)，“長(zhǎng)江中下游有很好的沉積物記錄，這些沉積物記錄了長(zhǎng)江的演化歷史和古環(huán)境演化的信息。我們是把長(zhǎng)江流域作為一個(gè)整體系統(tǒng)，并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造地貌背景和地球動(dòng)力學(xué)方法得出這一結(jié)論的。“定量化重建亞洲季風(fēng)的古降水一直是個(gè)難題，由于分析測(cè)試技術(shù)的開(kāi)展，氣相色譜同位素質(zhì)譜聯(lián)機(jī)測(cè)試方法使得單體有機(jī)化合物的氫同位素組成測(cè)定成為可能，可以從分子生物地層學(xué)的角度提供古降水量重建方法。該群體成員之一、*大學(xué)教授X朝暉對(duì)中國(guó)科學(xué)報(bào)說(shuō)，“利用地

28、球化學(xué)方法，可以定量化地重建湖光巖地區(qū)5000年來(lái)古降水的變化過(guò)程。在國(guó)家自然科學(xué)基金的持續(xù)資助下，亞洲風(fēng)塵地球化學(xué)研究從構(gòu)造氣候耦合的理論高度研究亞洲風(fēng)塵從產(chǎn)生、輸送、沉降到風(fēng)化成壤的地球化學(xué)過(guò)程，結(jié)合湖泊沉積、南海沉積記錄，提醒了東亞季風(fēng)氣候的演變規(guī)律，取得了集成性創(chuàng)新成果。為認(rèn)識(shí)新生代全球氣候變化的機(jī)理和區(qū)域響應(yīng)提供了重要科學(xué)資料和新理論。從“點(diǎn)開(kāi)展到“面1994年，*大學(xué)教授陳駿獲得國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀中青年專(zhuān)項(xiàng)基金工程，開(kāi)場(chǎng)用酸溶法研究風(fēng)塵物質(zhì)組成。此后，他又在國(guó)家出色青年科學(xué)基金工程資助下，從風(fēng)塵物質(zhì)沉積過(guò)程入手，研究元素的地球化學(xué)行為，并與同位素、礦物學(xué)研究結(jié)合，探討化學(xué)風(fēng)化、古

29、氣候變化和圈層相互作用的成因聯(lián)系。2003年，科學(xué)基金重點(diǎn)工程“黃土高原風(fēng)塵來(lái)源、沉積和風(fēng)化過(guò)程的地球化學(xué)研究將研究范圍由黃土高原拓展到周邊沙漠，并與*湖、南海沉積及北太平洋沉積比照，在源區(qū)示蹤、地球化學(xué)指標(biāo)的建立、古季風(fēng)氣候變化等方面取得了一系列重要進(jìn)展。受益于科學(xué)基金的持續(xù)資助，亞洲風(fēng)塵地球化學(xué)學(xué)科逐步開(kāi)展，并與全球變化學(xué)科穿插融合，研究方向從最初的以元素地球化學(xué)為主的定性現(xiàn)象描述，逐步向系統(tǒng)的元素、同位素、有機(jī)地球化學(xué)和礦物學(xué)相結(jié)合的定量半定量過(guò)程和機(jī)制研究開(kāi)展，研究范圍從黃土高原擴(kuò)展到北半球風(fēng)塵源區(qū)和沉積區(qū)。該學(xué)科通過(guò)剖析元素、礦物在風(fēng)塵物質(zhì)搬運(yùn)沉積和風(fēng)化成壤過(guò)程中的不同行為特征，篩選

30、出成因明確、分析方法簡(jiǎn)便準(zhǔn)確、可量化計(jì)算的氣候替代性指標(biāo)。這一研究思路受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注，并借鑒推廣為目前河流、湖泊、海洋沉積研究中常用的研究方法。該團(tuán)隊(duì)首次將礦物學(xué)與元素、同位素地球化學(xué)結(jié)合來(lái)示蹤風(fēng)塵源區(qū)，該研究對(duì)沉積物物源示蹤具有重要意義。他們首創(chuàng)用漫反射光譜定量測(cè)定風(fēng)塵礦物中針鐵礦和赤鐵礦含量的方法，對(duì)測(cè)定土壤和其他沉積物中鐵氧化物含量具有重要意義，并可推廣到土壤環(huán)境普查、環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)及遙感地球化學(xué)等研究領(lǐng)域。方向逐漸清晰 隊(duì)伍逐漸壯大得益于科學(xué)基金的資助，該群體學(xué)科方向逐漸清晰，一個(gè)以亞洲風(fēng)塵為主要研究對(duì)象、以地球化學(xué)為研究特色的研究群體逐漸成長(zhǎng)和壯大。在幾個(gè)前期工程良好的研究根底上，2

31、006年，該校教授季峻峰獲得國(guó)家出色青年科學(xué)基金資助，從鐵氧化物礦物角度探討亞洲風(fēng)塵物質(zhì)來(lái)源和演化；2021年新參加的X洪波教授獲得了科學(xué)基金重點(diǎn)工程，從河流沉積物角度探討青藏高原隆升、亞洲內(nèi)陸干旱化對(duì)風(fēng)塵源區(qū)及物源演化的影響；2021年，該團(tuán)隊(duì)成員之一、*大學(xué)教授鹿化煜獲得重點(diǎn)工程，開(kāi)場(chǎng)了沙地風(fēng)塵物質(zhì)記錄的氣候和環(huán)境變化研究?！碍h(huán)境演變和古氣候研究可以了解地球的歷史，對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)地球環(huán)境具有重要的借鑒和參考價(jià)值，同時(shí)還能促進(jìn)人與自然的和諧開(kāi)展。鹿化煜對(duì)中國(guó)科學(xué)報(bào)記者說(shuō)，“從博士畢業(yè)拿第一個(gè)青年基金，到后來(lái)的國(guó)家出色青年基金等，基金工程把我們推到了科學(xué)前沿，也促進(jìn)了學(xué)科開(kāi)展。“科學(xué)基金曾經(jīng)是，而

32、且依然是我國(guó)科學(xué)家進(jìn)展根底研究最重要的資助來(lái)源，其程序也最陽(yáng)光、最公平的。X洪波說(shuō)，“到目前為止，我大多數(shù)科研活動(dòng)，都是在基金資助下進(jìn)展的?！拔艺J(rèn)為科學(xué)基金是國(guó)內(nèi)現(xiàn)在工程管理中最好的，希望能夠保持這一狀態(tài)。鹿化煜說(shuō)。X朝暉也認(rèn)為，科學(xué)基金對(duì)其個(gè)人科研起到了決定性的作用?！胺浅８兄x國(guó)家基金委的資助，我回國(guó)以后主要依靠科學(xué)基金的支持來(lái)開(kāi)展研究，地球化學(xué)學(xué)科也主要靠科學(xué)基金支撐。有機(jī)地球化學(xué)研究涉及各種高純度的載氣、溶劑，需要較大的投入，因此該學(xué)科的開(kāi)展更依賴(lài)科學(xué)基金的資助。X朝暉說(shuō)。地史時(shí)期最大的生物滅絕事件研究取得重大進(jìn)展發(fā)表時(shí)間:2012-01-18本文提要：由國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)

33、帶頭人、中國(guó)科學(xué)院*地質(zhì)古生物研究所沈樹(shù)忠研究員帶著的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，在2011年12月9日出版的美國(guó)科學(xué)雜志上發(fā)表了“卡定二疊紀(jì)末生物大滅絕的時(shí)間的研究論文。該項(xiàng)研究是迄今為止有關(guān)二疊紀(jì)末生物大滅絕事件研究時(shí)間精度最高、研究手段最為綜合的一項(xiàng)原創(chuàng)性成果，提醒了大滅絕發(fā)生在2.52億年前，并在20萬(wàn)年這樣極其短暫的地質(zhì)時(shí)間內(nèi)，造成了約95%海洋生物和75%陸地生物物種的滅絕、地球海、陸生態(tài)系統(tǒng)的迅速全面崩潰地質(zhì)歷史時(shí)期最嚴(yán)重的超級(jí)生物滅絕事件。這項(xiàng)研究顯示，地球生態(tài)系統(tǒng)對(duì)地表環(huán)境惡化的反響可以是長(zhǎng)期的，但是一旦環(huán)境壓力超出生態(tài)系統(tǒng)的承受能力，地表生態(tài)系統(tǒng)會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)快速崩潰。2011年12月9日，科學(xué)雜志以研究論文的形式登載了由國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)帶頭人，中國(guó)科學(xué)院*地質(zhì)古生物研究所沈樹(shù)忠研究員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)取得的一項(xiàng)重要科研成果：“卡定二疊紀(jì)末生物大滅絕的時(shí)間。自地球上出現(xiàn)生物以來(lái)，共發(fā)生過(guò)5次大的生物滅絕事件。準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)這些事件發(fā)生的特征、過(guò)程和原因，對(duì)于探討人類(lèi)與自然的和諧相處具有重要啟示。2.5億年前發(fā)生在二疊紀(jì)最末期的生物大滅絕，是地質(zhì)歷史時(shí)期最嚴(yán)重的超級(jí)生物滅絕事件，造成了約95%海洋生物和75%陸地生物物種的滅絕，并讓地球進(jìn)入了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)500萬(wàn)年以上的生