
【華夏古陸于奧陶-志留紀之交的擴展證據和機制探索】研究區奧陶紀凱迪晚期到志留紀魯丹早期海域古地理變化示意圖
探索遠古時代特定地質時期生物與環境之間的協同演化,包括它們的演變過程、特點及其復雜的觸發與控制機理,需要經過多學科長期不懈的交叉與綜合研究,各種相互關聯的因素才有可能被揭示出來,此乃研究生命和環境協同演化的魅力所在 。在距今4.44億年前后的奧陶-志留紀交界期,地球上曾經發生過大規模的冰川事件 , 地球生命系統也曾發生過大規模的集群滅絕事件,滅絕的量級在地質歷史5次大滅絕事件中處于第二位 。但是,研究發現,這次大滅絕事件在世界各主要板塊上的具體表現型式具有明顯的“地方特色” 。華南板塊,在奧陶-志留紀交界時期發生過重要的海陸轉換 , 滄海桑田 。圍繞著華夏古陸的形成及其演變以及華南大地構造演化這一核心科學問題,全世界的相關地學工作者已經激烈爭論了數十年,莫衷一是 。
由中國科學院南京地質古生物研究所戎嘉余院士為第一作者撰寫的《華夏古陸于奧陶-志留紀之交的擴展證據和機制探索》一文從地層和古生物的角度探討了這一問題 。該文發表在《中國科學:地球科學》(http://earth.scichina.com/cn/dqml.asp)2010年第1期上 。他們通過我國浙西、贛東奧陶-志留紀交界時期的地層發育特征和化石產出狀況的深入研究,不僅證實了華夏古陸的真實存在,而且高分辨率地揭示了華夏與揚子兩個陸塊之間的陸陸碰撞聚合的過程以及所產生的一系列地層、古生物效應 。
早在8億年前,一次叫晉寧運動的地殼運動使華夏與揚子兩個陸塊碰撞聚合形成統一的華南板塊,之后 , 這兩個陸塊又數次裂離、聚合,但從未分開為兩個獨立板塊,即裂解的深度沒有切穿地殼 , 兩個陸塊之間未出現過真正的大洋 。4.44億年前后華夏與揚子兩個陸塊之間發生的故事,盡管在其后漫長的地殼演變過程中 , 絕大部分證據已經毀壞或消失,但戎嘉余院士的研究小組從地層、古生物的資料中尋找到了蛛絲馬跡 。研究發現,浙西、浙西北和贛東北地區在奧陶-志留紀之交發生過海域生物相、沉積相和古地理格局的重大變化:在距今4.58~4.55億年的晚奧陶世凱迪中晚期,這一地區的西南為“懷玉山地”,向東北海水逐漸加深;但到距今4.46~4.43億年的奧陶紀末赫南特期和志留紀初魯丹早期,原先的“懷玉山地”與不斷拓展的華夏古陸連成一片,研究區日益局限的海域呈現出東南淺、東北深的古地理格局 , 并在近岸淺水海灣中滋生了著名的華夏正形貝動物群 。整個過程,既有全球冰川事件的影響,但更主要的區域性的地殼運動所起的控制作用 。地層古生物證據暗示了當時“揚子”與“華夏”兩個地塊的構造演化和匯聚拼合過程, 以及“華夏古陸”隨后向西北擴展的強大態勢 。
該項研究的創新之處在于:1)基于系統古生物學研究,把生物宏演化、古地理變遷的研究精度提高到以10萬年為單位 , 在國際同類研究中絕無僅有;2)將地層古生物資料運用于板塊構造演化的討論,論據充分,推論可靠 , 說服力強;3)首次精確分析了奧陶-志留紀之交研究區的古地理格局從西南淺-東北深向東南淺-西北深的轉換 。研究受到了中國科學院知識創新工程重要方向項目、國家自然科學基金委杰出青年基金項目以及科技部973項目的聯合資助 。
本項研究啟示我們,地球是一個系統 , 地球科學是一門系統科學,從無機到有機,地質歷史中所發生的任何一個事件,必然存在多方面的誘發和控制因素 , 也必然會在有機和無機界產生一系列緊密相關的效應(結果) 。許多地學問題的深入研究,必然要求多學科、多領域學者的密切合作、聯合攻關,同時,采用多種技術手段,方能對這些問題開展深入、有效的綜合研究 。
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