Estuarine biofilm patterns: Modern analogues for Precambrian self-organization     

Roeland C. van de Vijsel  Jim van Belzen  Tjeerd J. Bouma  Daphne van der Wal  Valentina Cusseddu  Sam J. Purkis  Max Rietkerk  Johan van de Koppel 《地球表面变化过程与地形》2020,45(5):1141-1154

This field and laboratory study examines whether regularly patterned biofilms on present-day intertidal flats are equivalent to microbially induced bedforms found in geological records dating back to the onset of life on Earth. Algal mats of filamentous Vaucheria species, functionally similar to microbial biofilms, cover the topographic highs of regularly spaced ridge–runnel bedforms. As regular patterning is typically associated with self-organization processes, indicators of self-organization are tested and found to support this hypothesis. The measurements suggest that biofilm-induced sediment trapping and biostabilization enhance bedform relief, strength and multi-year persistence. This demonstrates the importance of primitive organisms for sedimentary landscape development. Algal-covered ridges consist of wavy-crinkly laminated sedimentary deposits that resemble the layered structure of fossil stromatolites and microbially induced sedimentary structures. In addition to layering, both the morphological pattern and the suggested formation mechanism of the recent bedforms are strikingly similar to microbialite strata found in rock records from the Precambrian onwards. This implies that self-organization was an important morphological process in times when biofilms were the predominant sessile ecosystem. These findings furthermore emphasize that self-organization dynamics, such as critical transitions invoking ecosystem emergence or collapse, might have been captured in fossil microbialites, influencing their laminae. This notion may be important for paleoenvironmental reconstructions based on such strata. © 2019 The Authors. Earth Surface Processes and Landforms published by John Wiley & Sons Ltd  相似文献   

白垩纪大洋缺氧事件研究进展     

范庆超  徐兆凯 《海洋科学》2020,44(2):138-145

系统总结了白垩纪OAEs的研究进展,重点讨论了OAE1a、OAE1b和OAE2时期的有机碳(TOC)含量、碳同位素、古温度和锶同位素特征及其古环境指示意义,综合分析了白垩纪OAEs的成因机制。结果表明白垩纪OAEs的发生可能与该时期海底大规模的火山活动以及由其引起的气温升高、碳水化合物大量分解、水文循环加快和海洋生物生产力提高等一系列变化有关。对于白垩纪OAEs演化特征和成因机制的深入研究具有重要借鉴意义。通过对白垩纪OAEs的综合分析发现,当前的研究区域主要集中在大西洋/特提斯盆地及其周边陆地,而对南半球高纬度地区的研究报道迄今未见,从而无法对白垩纪OAEs进行全球性对比和系统性研究。今后我们将重点围绕南半球高纬度地区白垩纪OAEs的演化特征、成因机制及其古气候环境效应等进行深入研究。  相似文献   

黑龙江东部延兴盆地下白垩统城子河组沉积时期古环境恢复     

杨绪海  郭巍  张佳音  李文强  侯筱煜  刘帅 《世界地质》2018,37(2):491

为恢复延兴盆地城子河组的古环境,对研究区zk6井钻井岩芯系统取样进行地球化学特征分析,结果显示下部含煤岩段Sr/Ba比值为0.20~0.75,平均值为0.41,上部湖泊泥岩段Sr/Ba比值为0.12~0.36,平均值为0.21,反映城子河组整体以淡水沉积为主,且下部含煤岩段较上部湖泊泥岩段盐度高。城子河组所有样品V/（V+Ni）比值为0.72~0.84,Cu/Zn比值为0.10~0.55,Th/U比值为0.28~3.60,δEu值为0.4~0.84,Ce_anom值为-0.04~0.09,表明城子河组沉积时期水体为还原环境;下部含煤岩段Sr/Cu比值为5.87~24.12,平均值为11.21,B元素含量为232.60×10-6~721.00×10-6,平均值为425.75×10-6。上部湖泊泥岩段Sr/Cu比值为3.56~10.50,平均值为6.00,B元素含量为23.69×10-6~119.00×10-6,平均值为78.36×10-6,结合Rb/Sr及孢粉化石分析,表明城子河组下部含煤岩段气候干旱,湖泊泥岩段气候湿润,总体上气候自下而上具有由干旱向湿润变化的规律。  相似文献   

洞穴滴水、石笋中元素及元素比值对气候环境变化响应的研究进展     

马源  殷建军  袁道先 《地质论评》2022,68(5):1897-1911

滴水/石笋元素是除δ18O和δ13C,研究气候环境变化的又一重要代用指标。外界气候环境变化通过改变表层岩溶带和岩溶含水层中的水文环境,甚至洞穴环境,进而影响元素的溶解、运移和沉淀过程,从而使得滴水/石笋中元素表现一定的变化规律。本文通过分析影响洞穴滴水元素及元素比值变化的因素：元素来源、水—岩相互作用和滞留时间、差异性淋滤、先期碳酸盐沉淀及分配系数的基础上,从元素对岩溶区“二元结构”和极端天气/气候事件响应的角度,探讨了滴水/石笋中元素的气候环境指示意义。取得了以下认识：① 强降水带来的冲刷作用和溶解作用,促进土壤和基岩中元素、胶体和天然有机质（NOM：Natural Organic Matter）等物质在短时间内快速溶解和运移,使滴水中元素含量增加;但随着降水增多带来的稀释作用,使得滴水/石笋中Mg,Sr和Ba等元素含量降低,因此,单一元素的解译较为复杂;② 基岩/溶液中元素溶解和沉积的差异,导致元素相对含量的变化,使得元素X/Ca值对外界环境的响应具有一致性,尤其是Mg/Ca和Sr/Ca值：在干旱条件下,降水减少导致方解石先期沉积（PCP：Prior Calcite precipitation）作用增强,使Mg/Ca和Sr/Ca值增大。但目前存在着一些问题：① Mg/Ca和Sr/Ca值变化对强降水事件的响应并不明显,可能与新、老水混合及元素溶解过程中的溶解比例差别不大有关;② 多源、多期混合水源会导致洞穴滴水元素对极端事件响应减弱;③ Mg/Ca和Sr/Ca的变化为解释δ18O的“雨量效应”及“源效应”提供了见解,但元素变化能否反映季风强度的变化,仍有待进一步的研究。基于以上认识,笔者提出开展更加系统的大气—土壤—包气带—洞穴的监测;开展更高分辨率、更长时间尺度的洞穴监测;开展多区域、多洞穴系统对比研究来更加深入地开展洞穴石笋元素研究。  相似文献   

东北印度洋源汇过程及古环境与古季风演化     

官玉龙  陈亮  姜兆霞  李三忠  肖春凤  陈龙 《地学前缘》2022,29(5):102-118

东北印度洋地理位置独特,其沉积物记录了青藏高原隆升及孟加拉扇的“源-汇”过程、印度季风与东亚季风的“海-气”交互作用、印-太暖池热传输的演变与高纬气候之间的相位关系等关键信息,是喜马拉雅地区“构造-气候-沉积”耦合演化的良好记录载体,是探讨多圈层相互作用、探索古气候与古环境演化的理想“窗口”。本文系统总结了近年来有关东北印度洋季风与表层环流特征、沉积物组成及物源、气候环境演化以及环境磁学记录等方面的研究进展。分析表明,东北印度洋为典型的季风风场,表层环流受季风影响强烈,夏季和冬季环流差异明显。沉积物类型丰富,包括河流输运而来的陆源碎屑、钙质和硅质为主的生物沉积以及火山物质等。但目前对于该区域的沉积物的具体组成、“源-汇”过程、迁移历史、季风演化与青藏高原隆升、高纬气候变化之间相互关系等方面的认识尚存在较大的分歧。同时,受样品获取难度大、磁学信号稀释严重等因素的限制,环境磁学作为一种在示踪沉积物物质来源、恢复古气候和古环境等方面被普遍认可的技术手段,在东北印度洋区并没有得到充分的发挥与应用。因此,未来需要在前人研究的基础上,将目光向东北印度洋更南、更深处延伸,对其“源-汇”过程进行全面分析。在研究方法上进一步拓展,采用更高精度的技术手段提取磁学信号,加大环境磁学的应用,寻找有效的替代性指标,解决该地区季风演化、古海洋环境变化等气候环境问题,为该地区环境气候研究提供新认识。并尝试开展地磁场长期变化(paleosecular variation, PSV)研究,建立东北印度洋的PSV记录,辅助修正全球地磁场模型,探究地球深部动力过程。  相似文献   

西南极乔治王岛新生代古生物特征及古环境探讨     

韦利杰 《地质力学学报》2021,27(5):855-866

西南极乔治王岛发育有一套高钾低铝的拉斑玄武岩,夹火山碎屑岩,属于岛弧火山岩系列。该岛还保存了南极最长的冰川沉积记录,是研究南极冰盖演化历史的重要证据。乔治王岛出露的新生代陆相地层中含有丰富的植物叶、孢粉、茎干、无脊椎动物化石及鸟类足印的痕迹化石等,从始新世到早中新世,化石逐渐减少,表明植物多样性呈明显下降趋势,幸存的稀疏植被被严格限制在冰川周缘的苔原物种上。冰海相地层与古生物研究表明,晚渐新世海相地层主要对应高能环境,早中新世海相地层对应低能环境。对乔治王岛新生代古生物特征及古环境的探讨,不仅理解了古生物及多样性的变化趋势,也为重建南极古环境提供证据。   相似文献   

四川盆地东部地区早中三叠世蒸发岩的锶同位素特征及其地质意义          下载免费PDF全文

丁婷  袁苗  刘成林  赵艳军  朱志军  杨庆坤 《岩石矿物学杂志》2023,42(6):868-877

锶同位素已经成为全球海平面变化、造山运动、古气候和古环境等全球地质事件研究与对比的有效工具之一。本文以四川盆地东部地区早中三叠世蒸发岩的野外剖面和钻孔岩心为主要研究对象,测试了碳酸盐岩、硫酸盐岩和石盐岩的锶同位素组成,并建立了相应的锶同位素演化曲线。研究结果显示,碳酸盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.707 895,硬石膏岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.708 174,石盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值平均为0.708 177,同时碳酸盐岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值从早三叠世的0.707 413快速增加到中三叠世早期的0.708 515,而后呈现下降趋势。从总体上看,这些⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值与全球早中三叠世同期的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值数据接近,说明四川盆地东部地区早中三叠世钾盐的物质来源大部分为海水,并沉积于海相沉积环境,同时由于火山...  相似文献   

南阳盆地西峡赵营村上白垩统高沟组恐龙蛋化石埋藏特征及古环境意义     

贾松海  徐莉  常华丽  高永利  张成君 《地球学报》2020,41(3):431-442

豫南南阳盆地西峡赵营村上白垩统高沟组含有较多的恐龙蛋化石,其中最为著名的是“路易贝贝”胚胎化石。对含化石地层中恐龙蛋的保存特征和古气候重建,可进一步认识白垩纪恐龙灭绝的古环境背景和原因。本文实测赵营村剖面厚约267.8 m,主要由下伏泥盆系南湾组(厚7.9 m)、上白垩统高沟组(厚259.9 m,未到顶)组成。通过地层沉积物结构构造观测和样品采集,在室内进行了元素、碳酸盐碳氧同位素组成、有机质饱和烃生标化合物等测试。结果表明,高沟组沉积物主要源于熊耳山岩浆岩的风化和短距离迁移,恐龙蛋化石主要保存于海拔200~800 m的山麓至平原过渡带的河漫滩环境,以原地埋藏为主。降雨量的变化造成河漫滩与河道频繁变化,从而导致恐龙在山麓与河漫滩之间来回迁栖。生物标志化合物分析表明,含恐龙蛋化石地层有机质主要来源于水生植物、菌藻类和陆生植物,但植被总体不发育。利用地层沉积岩Si/Al、CIA、Rb/Sr比值,以及δ13C、δ18O等环境指标对高沟组古气候重建,该时期发生了较为快速的旋回变化,经历了暖干—暖湿—干旱—暖湿—干旱的古气候演变过程,总体上呈逐渐干旱化的趋势。通过赵营村晚白垩世早期恐龙蛋化石的埋藏、以及地层的古环境重建,说明古气候、古环境状况可能是影响恐龙生存的主要因素,大量恐龙蛋不能完全孵化以及气候的干旱化导致植被恶化可能是恐龙逐渐消亡的原因。  相似文献   

沉积碳酸锰矿床研究进展及有待深入探讨的若干问题   总被引：4，自引：1，他引：3  

董志国  张连昌  王长乐  张帮禄  彭自栋  朱明田  冯京  谢月桥 《矿床地质》2020,39(2):237-255

表生环境中存在2种机制可以形成碳酸锰矿物:①从缺氧海水中直接沉淀;②先在氧化海水中形成锰氧化物,随后在埋藏过程中通过成岩作用转化为碳酸锰。目前,主流观点认为只有通过第二种机制才可以形成碳酸锰矿床,并在此基础上提出了极端地质事件(如大氧化事件、雪球事件)、闭塞盆地、最小含氧带扩张等成矿模型,近年来同时强调微生物活动、底层水氧化持续时间在成矿中发挥关键作用。沉积碳酸锰成矿不仅与古大气组分、古海洋状态、初级生产力、海底热液活动等多个圈层的耦合作用关系密切,同时也会影响多种生命元素(C、N、S、P等)和氧化还原敏感元素(U、V、Mo、Tl等)的表生循环,因此富碳酸锰的沉积岩是探讨古环境及海洋元素循环的重要载体。目前在沉积碳酸锰成矿理论方面有待深入探讨的问题包括:①碳酸锰直接沉淀成矿的可能性与有效性;②锰质来源与铁锰分离机制的识别;③主要控矿因素的识别及其时空演化规律;④矿石矿物组合及矿床地球化学对成岩精细过程的制约。  相似文献   

黔北镇远牛蹄塘组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系   总被引：1，自引：0，他引：1  

夏鹏  付勇  杨镇  郭川  黄金强  黄明勇 《地质学报》2020,94(3):947-956

通过矿物组分、主量元素、微量元素、碳氧同位素等特征，分析了黔北地区镇远县ZX井牛蹄塘组黑色页岩的岩相类型和不同岩相页岩的沉积环境及其与有机质富集间的关系。结果表明，牛蹄塘组下段以硅质页岩为主，TOC含量4. 96%~10. 10%；上段以富泥硅质页岩为主，TOC含量1. 43%~9. 04%。下段硅质页岩沉积于水流停滞的深水陆棚环境，沉积古水体为贫氧的还原状态；上段富泥硅质页岩沉积时期，仍为贫氧的还原环境，但水体滞留程度、还原性较下段硅质页岩沉积期弱。贫氧的还原环境是影响牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的主要因素，热液作用和陆源碎屑对牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的影响较小。  相似文献