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2亿年前在四川盆地发生了什么?

2亿年前在四川盆地发生了什么?

研究小组在该领域进行联合多学科考察。向受访者提供地图

四川省宣汉地区晚期三叠纪的代表性孢子花粉化石。向受访者提供地图

大约2亿年前,地球上发生了一个非常重要的进化事件。最初连接的欧洲 - 北美 - 南美 - 非洲联盟的土地解体,大西洋在中间开裂。在海洋中,数百公里的火山群,它们昼夜喷出,烟雾和灰烬覆盖天空,地质历史结束的三叠纪生物灭绝事件开始了......

2亿年前在四川省宣汉市,大量的蕨类植物孢子和裸花粉被风吹走,落入河中,被水聚集在一起,再被沙子"禁"。经过长时间的变化,这些孢子花粉被深埋在地层中,并保存为化石。2亿年后的今天,它们又回到了天空中,这些古代世界留给我们的密码正在被科学家破解。

近日,国际地球科学学术期刊《古地理学古气候古生物学》发表了一项重要研究成果:中国科学院南京地质古生物学研究所李立琴博士王永东研究员与国外同行合作,在川盆地东北缘宣汉七里峡段发现了丰富的孢子花粉化石, 探索古代植被和气候演变的奥秘。

自2007年以来,王永东先后领导了中国科学院南京地质古生物学研究所中世代植物与环境研究团队,先后与四川省遂宁市土地局、石洪县土地局、四川煤田地质局137地质组合作, 曲阜师范大学 与四川地质调查局、中国地质大学(武汉)、成都理工大学、四川大学合作,对四川盆地三栈侏罗纪地层进行了多学科深入研究,在四川盆地许多地方发现了植物叶片。孢子花粉和根化石与世界各地几幅剖面图的结果一致,这些剖面图正在解决三叠纪 - 侏罗纪时期之交古代植被演替和古代气候变化的奥秘。

一个小小的孢子花粉化石打开了远古时代四川盆地的大门。

2亿年前的四川盆地

这是树木繁茂的"天国"。

当时的四川盆地气候湿润,草地郁郁葱葱,高大的裸蕨植物和低矮的蕨类植物在这里繁衍着巨大的家族——"正是因为当时四川盆地陆生植物的多样性,我们才能够在这里找到大量的化石"。

在2.5亿到2.01亿年前,地球处于三叠纪时期,这是梅苏卡时期的第一个此类时期。此时,东亚大陆和欧洲大陆并没有连接,它们被广阔的泰蒂斯海洋隔开。海西运动后,许多槽被改造成山地系统,土地面积扩大,在台湾地区形成了一些内陆盆地。四川盆地和群措盆地是那个时期的典型代表。

李立琴等人的研究发现,当时的四川盆地气候湿润,土壤肥沃,植被茂密,高大的裸株和低矮的蕨类植物在这个繁育的巨大家族中,如芦苇、双扇、硫磺、铁杉等,森林里还出现了一些苔藓、石松植物。

蕨类植物又称羊齿植物,属于孢子植物,普通蕨类植物多为低调,而银杏、松柏、苏打水等镊子植物为多年木本植物,多为高大树木,两者都有不同的环境要求。裸株中的松柏主要分布在温带和寒冷地区,雄铁属于热带和亚热带植物,银杏植物属于温暖和亚热带环境。大多数蕨类植物喜欢温暖潮湿的环境,而其他蕨类植物则耐旱。

经过数亿年的地质活动,高大的裸厂被埋在地下数百米甚至数公里处,最终形成煤矿。而低矮的蕨类植物则更有顽强的生命力,更能抵抗极端环境,其中一些存活到现在,如所谓植物"活化石"的蕨类植物,在四川的泸州、宜宾、乐山等地都被发现,也从另一边证明了四川盆地物种的丰富性。

"正是由于四川盆地陆地的多样性,我们才能够在这里找到大量的化石,为进一步的研究提供了条件。李立琴推测,四川玄涵、广元、合川等地当时的河流、浅滩和泥炭沼泽密密麻,涨潮周期性,使许多植物孢子、花粉漂浮在水中,并聚集在一起,因为孢子和花粉都非常小,而且外壁足够坚硬,再加上水流将它们冲刷在一起, 很容易被水下沙子掩埋来保存。

与考古学类似,不同地质年龄的孢子花粉化石沉积在不同的地层中,科学家通过研究孢子花粉化石的组成,能够确定地质年龄、沉积条件和地球生态环境。

孢子化石解码四川盆地环境的细微变化

在四川盆地发现的孢子花粉化石成为揭开古代环境的"解码器"——四川盆地整体气候温暖,也有一个相对温暖的阶段。

科学家认为,三叠纪至侏罗纪时期的转折发生在三叠纪灭绝五大生物灭绝事件之一,全球陆地和海洋生态系统受到严重破坏。与海洋相比,陆地生态系统三叠纪至侏罗纪之交的重大生物事件的探索相对较弱。重要原因是,海相形成比陆相形成更连续、更完整,植物化石保存条件更为严格,科学家很难仅仅通过大型植物化石来恢复当时陆地生态环境的变化。

在四川盆地发现的孢子花粉化石弥补了这一空白,成为揭示古代环境的"解码器"。

植物化石一般分为三类:叶化石、根化石和孢子花粉化石。前两个很容易找到,但不容易保存,特别是植物根,其中许多变成煤。然而,孢子花粉更容易保存,因为它的个体和坚硬的外壁和耐酸碱性。

这些孢子和花粉小于100微米大,只有大约30微米小,必须用400倍的显微镜观察,放大600倍才能清楚地成像。科学家有时不得不依靠一点运气来找到它们。李立琴说,这次他们选择了四川盆地东北边缘的大量含煤地层,根据周围岩石的岩石特征圈出一个粗糙的范围,然后收集了大量的岩石样本,然后进行实验室酸处理、显微镜观察和研究。最终,在一堆不起眼的石头中发现了大量的花粉孢子化石。

"我们注意到,虽然四川盆地的环境在大约2亿年前总体上是温暖潮湿的,但蕨类植物和镊子的花粉类型和相对含量在不同的地层中差异很大。王永东解释说,这表明气候环境存在微妙的变化,在整体温暖的气候中,存在相对温暖的阶段。

经过对化石标本的进一步详细的地质调查和分析,他们得出了一条规则:在三叠纪晚期,真正的蕨类植物占主导地位,以双扇蕨类植物,松柏和酸菜为代表,银杏植物繁茂,以及少量种子蕨类植物,石松,苔藓和楔叶植物。在三叠纪晚期末期,松柏、酸菜和银杏植物占主导地位,松柏的棕榈鳞冷杉开始出现,蕨类植物较少。到三叠纪-侏罗纪过渡期,植物多样性较低,只有少数蕨类植物占优势。进入侏罗纪早期后,黄铁、银杏植株复苏,松柏棕榈鳞冷杉丰富,蕨类植物以蕨类植物/贝壳为代表。

火山活动可能在古代引起气候波动

地球上的气候变化是周期性的和有规律的,人类现在正在经历温室效应,找出这些进化定律可以帮助我们找到积极应对气候变化的方法。

"过去,许多人认为三叠纪末期,地球开始出现温室环境,导致大量动植物灭绝。我们的研究更精确地分析了大灭绝前六百万年的气候变化,发现该地区经历了温暖,潮湿(短期冷却) - 干式冷却 - 温度恢复曲线波动。王永东告诉记者。

王永东介绍:"三叠纪末期,欧洲大陆和非洲大陆的提斯海西海岸出现了大面积的火山集中喷发活动,这些地区被云雾缭绕的火山灰笼罩,大量的二氧化硫进入海中,造成酸化和缺氧, 76%的海洋物种因此灭绝,阳光受到烟尘和火山灰引起的温度迅速下降,然后由于火山排放,二氧化碳在短时间内积聚在大气中,然后温度迅速恢复。"

虽然四川盆地位于特提斯海的东海岸,但科学家此前认为它受火山活动的影响很小。但随着地质记录的完善和测试方法的改进,科学家们在四川盆地的几个地区发现了火山活动的"痕迹",这表明灰烬从特提斯洋西缘逐渐扩散可能导致这些地区的气候变化和波动,从而影响陆地生态系统及其环境。 以及生物群多样性的变化。

"四川省玄涵地区三叠纪-侏罗纪过渡蕨类植物的三缝孢子峰、晚期三叠纪末期的短期降温以及侏罗纪早变暖的趋势与几个全球代表性剖面的结果一致,特别是在特提斯洋的西部边缘,揭示了三叠纪至侏罗纪之交的全球陆地古代植被和古气候变化,"王说。

本研究是中国南方三叠纪-侏罗纪转孢子菌群最翔实的高分辨率记录。"了解古气候演化的特征有助于我们理解地球气候演化的规律。王永东说,地球的气候变化是周期性的、有规律的,比如恐龙时代的地球经历了一次大规模的火山爆发,引发温室效应。目前,人类也在经历温室效应,找出这些进化规律,可以帮助我们更好地了解地球,寻找积极应对气候变化的方法。

解读

孢子化石"说什么"

傍晚三折

真正的蕨类植物占主导地位,以双扇蕨类植物,松柏和麒麟为代表,银杏植物茁壮成长,以及少量种子蕨类植物,石松,苔藓和楔叶植物。

傍晚结束

松柏和酸菜、银杏植物都有优势,松柏棕榈鳞冷杉开始出现,蕨类植物较少。

三叠纪-侏罗纪过渡

植物多样性低,只有少数蕨类植物占主导地位。

早期侏罗纪

苏铁、银杏植恢复、松柏棕榈鳞冷杉丰富、蕨类植物以科/壳部为代表。

问题

你如何保存它?

孢子和花粉保存得更好,因为它们非常小,外壁足够坚硬,很容易被埋在水下沙子中。您如何得出结论?

这些孢子和花粉小于100微米大,只有大约30微米小,必须用400倍的显微镜观察,放大600倍才能清楚地成像。通过成像发现,不同地层的数量和类型波动较大,表明它们在不同时期具有支配地位,从而判断了气候变化。

新闻背景

五大灭绝事件

科学家普遍认为,地质记录中有五次大灭绝事件。按时间顺序:

奥陶时代已经灭绝

大规模灭绝发生在4.431亿年前至4.429亿年前之间。在此期间形成了大规模的冰盖,总面积为1.5亿立方公里,是今天南极和北极冰盖总面积的六倍多。当时,全球海平面骤降100至150米,绝大多数海洋生物遭受"灭绝",约56%的物种灭绝。

后期的泥盆被消灭了

它发生在3.72亿年前,消灭了大约70%的无脊椎动物。化石孢子在泥浆和木炭时期存在了数千年,显示出紫外线损害的迹象。科学家认为,紫外线爆炸可能是由一颗超新星引起的,这颗超新星在距离地球65光年的地方爆炸。

双陆灭绝

这一具有2.52亿年历史的事件是五次大灭绝中最严重的一次,导致98%的海洋生物和96%的陆地生命在50万年内消失,大量生物"蒸发"。一些科学家认为,这场灾难是由峨眉山超级火山的喷发和西伯利亚超级火山喷发引起的。

三叠纪消光

它发生在2.01亿年前,估计有76%的物种消失了。这一事件是恐龙时代的曙光,当时早期的主龙,大多数拱形动物和大型两栖动物灭绝,使恐龙在几乎没有陆地竞争的情况下接管了陆地世界。科学家推测,大西洋中部的超级火山喷发是灭绝事件的原因。

白垩纪灭绝

这是最着名的事件,发生在6600万年前,导致地球上大约四分之三的动植物物种灭绝。在陆地上,非鸟类恐龙都灭绝了。这些动物的灭绝为哺乳动物的发展腾出了空间,地球的历史进入了哺乳动物时代。专家认为,大规模灭绝是由一颗巨大的小行星或彗星撞击地球引起的,这几乎摧毁了全球环境。(高民芳,四川日报全媒体记者)

(李强强、高红霞报道)