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    新元古代伊迪卡拉纪晚期至寒武纪早期“大世纪之交”过渡期间,出现了一系列地质环境剧变和生物快速演化事件。地球历史上重大时期地质突变过程一直是国际研究的前沿和焦点,多生物门类在这个时期爆发式出现并迅速辐射演化,其化石记录是我们了解早期生命演化过程的重要证据。

    中国地质调查局地质研究所唐烽研究员及多所院校组成的研究团队经过数年的考察发掘和采集,在云南安宁地区发现了一类宏体碳质压膜的实体化石新材料,命名为“条纹垂带虫”(Rugosusivitta orthogonia新属新种)。化石整体呈宏体丝带状,两侧对称,同时具有平行排列、致密整齐的横纹和纵纹,多见折叠的形式弯曲保存,喻示了化石生物的活体呈长条的扁平状而非圆柱状。这些化石赋存在两层主磷矿层之间斑脱岩夹层下0.68m处,而这一夹层的地质时代为535.2±1.7Ma(图1),这一热事件接近最早冠轮动物类群的出现时间,表明这些化石很可能代表了冠轮动物的早期原型,可能是最原始的扁形动物(扁虫类Flatworms)的化石记录。

     

    图1.研究地区灯影组和渔户村组地层单位图,包含梅树村、江川清水沟和安宁鸣矣河三组剖面的数据。535Ma等时面在图中由箭头和实线连接,相同岩石地层单位使用虚线相互连接;(a)埃迪卡拉—寒武纪交界标志遗迹化石Treptichnus pedum在梅树村剖面的首现层位。(b)条纹扁虫化石发现于云南安宁地区鸣矣河剖面两层主磷矿层之间斑脱岩夹层下0.68m处

    通过对化石标本宏观形态和显微图片的处理和分析,发现条带状新化石体长可达20cm以上。身体上的纹路细密,1mm内为7-8根,一端较粗而另一端较细,较细的一端末尾偶尔具有圆盘状的结构与身体连接。化石一端至过渡段,身体较宽具有明显的细密平行横纹;另一端至过渡段身体较窄且具有明显的平行纵纹且;过渡段具有一截较短的表面横纵纹,身体的宽度也呈过渡变化。化石身体大部分平直,部分有扭曲和折叠,整个化石呈现弯折状,而非其它圆柱体型蠕虫化石所保存的弯曲形态。这与其原始的扁平长条状躯体、以及可能在海底沉积物表面生活的生态习性(图2,3)有关。安宁条带状化石末端偶见的圆盘状结构也·很可能用于固着身体,化石生物体死亡之后固着器可能大多数脱离身体散失在原地,而身体被搬运沉积至化石富集点形成化石的富集和定向产出。

     

    图2.(a)标本IG-170915-2 .以及其素描结构图;安宁条带状化石身体可以大致划分为三段:粗大的横纹段(TFZ),过渡段(TZ)和细长的纵纹段(LFZ)。 (b)标本IG170922纵纹段纹饰细节,纵纹沿身体延长,贯穿整个纵纹段;(c)标本IG170922 过渡段纹饰细节,横纵纹之间过渡较为突兀,纵纹在末端接触横纹的地方略微向内收缩;(d)标本IG170922 纵纹段纹饰细节。黑色比例尺为2cm,白色比例尺为1cm

     

    图3.(a)安宁化石在波浪动力的作用下被折叠,呈现出埋藏时的折叠形态。(b)安宁条带状化石生态复原图,化石可能在海底表面固着生活

    与产出时代相近的皱节虫、陕西迹以及江川生物群中的各种宏体藻类等蠕形或带状化石对比,安宁条带状化石展现出了不同的形态学特征。由于形态简单、身体内部结构缺乏,对其分类还很困难。然而,其两侧对称属性、扁平带状的身体特征以及同时具有横向和纵向纹饰的独特特点,与现生扁虫动物门中四叶目绦虫动物非常相似,据此目前可以将其归类为早期两侧对称动物的原始物种;尤其可以进一步归属为早期扁形动物,成为扁形动物的基干类群(图4)。安宁中谊村段下部和华南其它分布区条带状化石的一致性表明,这些生物是伊迪卡拉纪—寒武纪过渡剧变期生物量的重要组成部分。

     

    图4. 早期两侧对称动物系统发生图,安宁条带状化石可能的位置由红色虚线标注

    扁形动物门(Platyhelminthes)是无脊椎动物中最早出现的类群之一。两侧对称体型,呈扁平的短或长带状,无呼吸系统、骨骼、循环系统和体腔,且不具真体节。其中绦虫类(Cestoda)尚未见化石报道,现生个体体长,生长期体表发育纵纹,成熟后通常分成细密的横纹状节片,无消化管,表皮特化具吸收和分泌作用,个体前端常见固著器官保存(图5)。

     

    图5. 扁虫动物(Flatworms)的系统位置及基本体制特征

    (红色箭头代表安宁条带状化石的可能位置)

    安宁扁虫化石开启了早期扁形动物新的分类,填补了埃迪卡拉动物群与寒武纪动物群大爆发之间的动物化石门类。实体化石的出现,对于解释伊迪卡拉纪末期和寒武纪早期大量遗迹化石的出现提供了生物实体证据,同时原始扁形动物出现的地层对于早期生物演化和地层对比上有重要的标志作用。这类条带状化石在时空上的延限分布,还需更为深入地发掘研究,结合对比全球分布广泛的克劳德管状化石和陕西迹Shaanxilithes化石,将新种化石作为显生宙起始的标志化石可能具备较大潜力。

    本研究受到国家自然科学基金(41572024,41662003)和中国地质调查局项目(DD20190008)联合资助,命名论文成果:Feng Tang, Sicun Song, Guangxu Zhang, Ailin Chen, Jun-ping Liu, 2020. Enigmatic ribbon-like fossil from Early Cambrian of Yunnan, China., China Geology.doi: 10.31035/cg2020056.

    文章链接:. http://chinageology.cgs.cn/article/doi/10.31035/cg2020056?pageType=en

    云南寒武系底部发现原始扁形动物化石

    2020年8月10日,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋地质六号”调查船顺利抵靠海洋地质码头,圆满完成2020大洋航次科考任务。航次历时49天,漂洋过海近15000公里,出海成瘾的我仍然心潮澎湃,意犹未尽。作为第一次出海的“小萌新”,此次远洋科考让我受益匪浅,唯一的遗憾是未能一睹“海马”系列深海遥控潜水器(ROV)在海上现场作业的风采。

    当听闻“海洋地质六号”船后续的航次调查任务将使用“海马2”号ROV在“海马冷泉”开展科学考察后,立刻跟海洋生态环境研究所所长夏真陈述了我对“海马2”号的向往之情,夏所慨然同意了我的出海申请。本航段有来自上海海洋大学、中科院南海所、中科院能源所、香港浸会大学、香港科技大学等多家科研院所的科学家组成了国内最强大的冷泉科研团队,以及广州海洋局水合物工程技术中心、实验测试研究所、海洋生态环境所和海洋技术方法研究所组成的海上技术调查队伍,再加上甲板部和轮机部船队人员28名。

    “海马”2号出水

    感谢技术负责亮哥(陈春亮)在“海洋地质六号”为我保留了我的老本行岗位——“导航”。本航段最主要的调查任务是依托“海马”2号强大的作业平台搭载多种作业工具和多家科研机构的设备在冷泉口作业,ROV下潜完成回收网兜、布放海底摄像装置、布放生物诱捕器、生物实验等多项任务,并采集海水、表层沉积物和碳酸盐岩样品。

    经过ROV室小伙子们的耐心调试,ROV成功下潜。此时的地质室成为新冠疫情期间电影院解禁以后最火爆的观影室,按进场先后顺序可分别抢占VIP观影区和一般观影区的座椅,来晚的科学家可自带小板凳找空地坐下,再晚的观影人员只能买到站票寻找“立锥之地”了。通过高清摄像头,看热闹的外行看到了笼统的“海底生物”,看门道的内行则看到了管状蠕虫、蛤类、贻贝、白瓜贝等多种冷泉生物。

    小迷妹惊叹地看着屏幕里令人眼花缭乱的海底世界,借此良机恶补了“海马冷泉”的相关知识。“海马冷泉”为国际前沿科学问题的研究提供了重要窗口,引得来自于多家科研院所的科学家们此刻汇集于“海洋地质六号”进行野外采样和学术探讨,也正是“海马”2号拥有的深海探测强大力量,使得调查取样成为可能,不愧为我的男神大“海马”。

    观众享受了视觉的盛宴之后ROV开始取样作业。任由科学家们提出多么“刁钻”地取样要求,ROV主驾驶员黄元铿都能得心应手、手到擒来、指哪打哪,只见他拿起操作手柄提、压、点、按,机械手张合自如,伸缩有度,取样一气呵成。在一旁的小迷妹被这一通操作惊艳到目瞪口呆,立刻萌生了做一名ROV驾驶员的梦想。听到技术负责亮哥和ROV室主任陈宗恒交流,国外有科学家兼任操作员的先例,我心花怒放准备坐上驾驶员座椅,却被技术负责严词喝止,告诉我ROV驾驶员的上岗必须通过严格培训。

    为了满足我当ROV驾驶员的心愿,技术负责安排了专业技术人员培训与科学任务最密切的机械手操作作业,培训从系统原理开始,接着介绍了机械手的关节组成与控制机理,随后才安排了实际操作,专业技术人员指导如何插管取样作业,虽然这是ROV最简单的取样作业,小迷妹却费了很大劲才get到这一技能,更加佩服ROV驾驶员的精湛技艺。

    小迷妹享受着学习的幸福时刻,像是在片场客串了一把导演,给男神爱豆加了一段戏,妙不可言。完成所有作业之后,“海马”2号终于满载而归,出水一刻,他像自带bgm的英雄,一袭白衣,持剑而立,云淡风轻,帅气逼人。她又像自带光环的出水芙蓉,清晰脱俗,遗世而独立。

    广海人:小迷妹与大“海马”的初遇

        2015年10月27日,受中国地质调查局武汉地质调查中心和湖北省松滋市人民政府的邀请,德国法兰克福森根堡(Senckenberg)自然博物馆和世界著名麦瑟尔化石产地古生物部主任夏尔(Stephan Schaal)博士,鸟类化石专家麦尔(Gerald Mayr)博士等一行5人,参加由武汉中心汪啸风研究员发起组织的联合考察组,对松滋古生物化石特异埋藏群开展为期12天的系统考察、研究。
        新近的发掘和研究表明,松滋候鸟鱼化石集中产地是世界上罕见的早始新世猴鸟鱼化石库。不仅产有世界上最古老(距今5500万年)灵长类代表—阿喀琉斯基猴( Archicebus achilles  Ni et al.,2013)、我国南方已知鹤形目化石最早记录—黑档口松滋鸟(Songzia heidongkouensis Hou,1990)、尖爪松滋鸟(Songzia acutunguis Wang et al.2012)以及高丰度且保存完美的湖北江汉鱼《Jianghanichthys hubeisis(Lei,1987)》化石群,而且又新发现鬣蜥类(Agamid)、蝉(cicada)、蜘蛛(spider)、白蚁(temite)、蚊子、蠕虫、古植物以及江汉鱼以外的多种鱼类化石。这是继北美绿江组(Greenriver Formation)、德国梅瑟尔(Messel)化石库(Fossil- lagestätte)之后,世界上新近发现的第三个早始新世特异埋藏群,在产出时代上较前两者早700万年。由于这些被第四纪沙土覆盖、保存在黑色泥页岩中的化石极易风化。为了更好地保护、科学地规划和发掘这些珍稀化石,重建绿色天然的猴鸟鱼化石遗产地,中德联合考察组在松滋市人民政府和国土资源局帮助下,选取了一个化石挖掘试验点,希望尽可能多地找到地层中的化石,探索保存新鲜、但产出后极易破碎的化石保存方法。
        松滋市人民政府副市长杨清亮参加了有关考察活动,松滋市国土资源局全程参与本次考察并提供必要的支持和保障,武汉中心和吉林大学有关古生物专家、学者参加了联合考察。

    外国专家在化石挖掘现场

    现场修理化石

    化石清理现场


     

    中德联合考察“猴鸟鱼”化石库

    2020年9月,深海遥控潜水器(ROV)“海马2”号随母船“海洋地质六号”调查船圆满完成“海马冷泉”科考共享航次任务,返回广州。

    这是继2015年发现“海马冷泉”后,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局组织“海马”号深潜器第六次开展冷泉相关科学考察。

    “海马”号创新升级

    4500米级深海遥控潜水器“海马”号是“十二五”863计划海洋技术领域重点科研项目的标志性成果。经多年应用,2018年,广州海洋局依托国家重点研发计划和地勘项目,对原“海马”号进行了性能优化和升级改造,开发了科学型ROV“海马”号(新)和科学工程型“海马2”号,于2019年底正式交付。

    2020年,广州海洋局安排“海马”号(新)、“海马2”号参与南海调查航次54天,共计下潜作业48次。调查表明,新开发的“海马”系列潜水器在动力、搭载能力等方面有明显提升。

    科考共享再创佳绩

    2020年8月至9月,广州海洋局组织“海洋地质六号”船实施“海马冷泉”科考共享航次,来自南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院广州能源研究所、上海海洋大学、香港科技大学、香港浸会大学等7家单位共36名科考队员参加了海上调查,调查任务涉及海洋地质、地球物理、地球化学、物理海洋、海洋化学、海洋生物及海洋生态学等多个领域。

    海底冷泉与天然气水合物、全球气候变化和极端环境生物资源等方面存在密切联系。此次科考过程中,“海马2”号共进行了7次下潜作业,圆满完成了“‘海马’号深海遥控潜水器科学应用及其性能优化”、“中国海域冷泉系统演变过程及其机制”等5个科研项目的样品数据采集和海底实验任务。

    此外,还开展了海底冷泉生物多样性、生物地球化学特征详查和海底原位实验,采集了大量贻贝、伴溢蛤、管状蠕虫、硬须虫、铠甲虾、阿尔文虾、海蛇尾、帽贝、海参等典型冷泉生物样品,为后续冷泉系统演变过程及其机制、甲烷微渗漏范围等研究提供实验基础,为天然气水合物资源和生态环境效应研究提供了大量样品和探查数据。航次中,“海马”号还完成了“深海原位金属元素富集装置”、“深海宏生物原位固定装置”、“微生物原位富集取样装置”等多个海底实验和探测装置布设/回收任务。

    “海马”团队自主研制的“海底长周期延时相机”、“重载数控精细云台”等设备在试验性应用中取得成功。其自行研发的“海马相机”在冷泉海底生物高清图像拍摄中发挥了重要作用。

    大力提升我国深海海底精细调查能力

    自2014年研制成功并投入调查工作以来,“海马”号先后执行了南海水合物资源调查、大洋多金属矿产资源调查等多项任务,搭载试验和应用了近20项新技术装备,为十余项国家和省部级科研项目提供了关键支撑,打捞回收了近十套重要海底观测设备,成为我国深海地质调查、科学和工程应用的强大作业平台。

    “海洋地质六号”(原名“海洋六号”)调查船是我国本世纪设计建造的一艘现代化多功能海洋科学考察船,一直出色担当“海马”号作业母船,已实现了潜水器定点和移动收放、水面母船与潜水器同步平移,以及昼夜无限时支持等多种成熟有效的协同作业模式。

    经多年探索,广州海洋局水面调查船“海洋地质六号”与深海潜水器“海马”号紧密结合、融为一体的现代化作业模式,正逐渐取代传统调查手段,成为我国海洋地质调查工作中开展海底精细调查的主力手段,将引领我国深海探查技术的发展方向,在深海进入、深海探测和深海开发中将发挥重要作用。

    广州海洋局新启用两台深海遥控潜水器:海马号(新)、“海马2”号

    “海马”号机械手执行冷泉海底原位生物基因固定和样品采集作业

    2020“海马”号再创佳绩

    2020年9月19日,以“决胜全面小康、践行科技为民”为主题的全国科普日活动在全国范围内同步启动。9月26日,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所与青岛市科学技术协会、青岛市教育局、青岛水族馆联合举办了一场“走进可燃冰实验室”大型实景科普直播活动,活动通过青岛海洋科普联盟科普直播室、中国矿业报社Bilibili平台“矿世奇谈”直播间面向全网直播。

     

    活动当天,以自然资源部天然气水合物重点实验室主任、海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室主任、自然资源部首席科学传播专家吴能友研究员为首的科研团队14名科研人员,带领观众走入9个天然气水合物子实验室,介绍前沿科学知识,带大家领略了科技的魅力。

     

    在两位主持人的引领下,观众们从“海洋地学之光”雕塑开始开启了认识可燃冰之旅。吴能友研究员首先介绍了自然资源部天然气水合物重点实验室的定位、研究方向,以及“多学科结合、多尺度融合、直接面向应用”的特色,目前实验室已经发展成为国际上重要的天然气水合物勘探开发研究核心基地之一。吴能友研究员向观众们预告了科技人员将通过声光电等高科技手段揭秘可燃冰、展示来自我国海域真实的可燃冰样品、进行可燃冰点燃实验等参观内容,让观众对接下来的旅程充满期待。

    观众们跟随镜头最先进入的是水合物XRD(X射线粉晶衍射)和CT实验室,孟庆国老师首先通过形象的图片介绍了可燃冰微观晶体5种主要的笼形结构,这5种笼子按照一定的组合方式就形成了可燃冰I型、II型和H型三种典型的晶体结构类型。孟老师用科学小装置展示了光的衍射现象,每种晶体在X射线的照射下,都有形成专属于自己的衍射谱图,就像每个人的指纹一样。科学家就是用XRD仪器作为眼睛,去“观察”可燃冰的微观世界。接下来,李承峰老师用一张人手部的X射线透射光片介绍了医用CT探测人体内部构造的功能,实验室的X-CT也是一样的原理,它利用不同密度物质对X射线吸收能力的差异来探测可燃冰物质内部信息。李老师向观众展示了可燃冰在有孔虫腔体中、沉积物空隙中以及裂缝中分布的CT影像。

     

     

    纯有孔虫壳体介质中甲烷水合物生成前(a)和生成后(b)的微观分布图

     

    甲烷水合物在南海沉积物中生长过程微观分布的CT图像

    在NMR核磁共振实验室,孟庆国老师同样从医用核磁共振检测入手,介绍实验室利用核磁共振成像原理观察可燃冰分解过程。在声学和电学实验室,陈杰老师敲击岩心激发声波展示接收的波信号,赵金环博士用不同浓度的盐水点亮灯泡,这些简单而有趣的小实验帮助观众理解科学家应用超声波和电学成像法探测水合物的技术手段。

    做完声学与电学小实验,最激动人心的时刻来了!李彦龙和孟庆国老师在低温实验室隆重地向大家展示了科学家们千辛万苦从海底采集的可燃冰样品,让大家见到了这位沉睡在海底的“神秘朋友”。除了展示自然条件形成的可燃冰样品,他们还介绍了实验室人工制备和保存可燃冰的方法,并在现场点燃了实验室特地为本次直播活动合成的可燃冰,熊熊火焰在“冰”上“跳舞”的奇观,让人叹为观止!李彦龙老师还用量筒中的沉积物做了水的渗流实验,生动直观地让观众认识到砂质沉积物和泥质沉积物不同的渗透能力,从而理解了在两种储层中开采可燃冰的难易程度。

    点火实验结束之后,主持人带大家来到激光拉曼实验室,郝锡荦博士从天空为什么是蓝色的讲起,介绍空气中的氧气和氮气分子的瑞利散射现象,以及光的另一种特殊的散射现象-拉曼效应,正如每个人的指纹是不同的,不同的物质都有属于自己特征的拉曼光谱。正是利用这个原理,科学家用激光照射水合物样品,就可以鉴定水合物的类型。郝博士展示了南海和祁连山水合物样品的拉曼光谱,观众们也可以轻松地鉴别出二者的不同。

     

     

    在低温扫描电子显微镜实验室,孙建业博士向大家展示了低温扫描电镜在水合物实验测试中的应用。同学们熟悉的光学显微镜一般最高能将样品表面放大到几百倍,而扫描电镜则可以放大到几千至上万倍,让科学家细致观察物质的微观表面形貌。我们虽然用肉眼看不到南海岩心样品中的水合物,而在低温扫描电镜下,可燃冰就清晰地呈现在我们眼前了。

    低温扫描电镜下南海水合物微观形貌特征(分散型) 

    在黑暗的深海底部,没有阳光,却繁衍着大量的微生物,孕育着另一片生命的绿洲。在微生物实验室,李晶博士讲解了她培养和研究与甲烷关系密切的微生物-产甲烷菌和嗜甲烷菌的工作,原来研究这些细菌不仅可以深化我们对水合物成藏机理的认识,对它们进行DNA解码还可以为海底生态系统研究提供信息。

    参观到这里,可燃冰的微观探测体验就告一段落了。主持人带领观众来到了冷泉研究室,徐翠玲博士介绍了海底冷泉的概念,冷泉探测标志,如声学剖面上的气泡羽状流、特征生物群落等,向观众展示了海底机器人抓取到的冷泉碳酸盐岩实物样品,冷泉周围生长的巨蛤、贻贝、管状蠕虫、盲虾、毛瓷蟹等生物,主持人代表观众和徐博士探讨了巨蛤能不能吃、为什么海底白色的生物居多等有趣的话题。

    毛瓷蟹和贻贝

    巨蛤

    最后,观众随着镜头来到了地震数据处理中心,徐华宁主任用一段“海洋地质九号”实施地震测量的动画给观众介绍了如何利用地球物理方法快速寻找海底可燃冰藏,他展示了经过处理的赋存可燃冰地层的地震剖面,漂亮的剖面展示了科技人员高超的处理水平,赢得了网上同行的称赞。徐主任用通俗易懂的语言讲解了水合物储层的反射特征,他热情地鼓励观众认真听讲,成为一名水合物地震勘探小专家。

    含水合物储层的BSR剖面

    帅气的陈强博士是从事水合物试开采技术研究的专家,他用动画的形式向大家介绍了水合物开采方面存在的技术难题和破解方法,他自信的话语让我们对未来可燃冰的开发应用充满了信心。

    水平多分支井试采工艺示意图

    本次的“云上参观可燃冰实验室”让观众们行程满满,收获多多,大家走进各种各样的实验室,见识了各种各样先进的仪器设备,跟随科学家为可燃冰做了一个全面透彻的体检,了解了可燃冰是什么物质,可燃冰的结构、性质和形成条件,到哪里寻找可燃冰,用什么样的手段寻找以及怎样安全高效地开采可燃冰等科学知识。活动展示了我国海洋地质调查研究的创新性成果,展现了科学家风采,引发了网友对海洋科学、可燃冰的兴趣,让广大科技爱好者更加了解可燃冰这种新能源,唤起了大家关心海洋,保护海洋的责任感和意识,激发了大家参与探索海洋、建设海洋强国的决心。

    本次活动中青岛海洋地质研究所首次在移动端开展移动场景大型科普直播,活动得到了青岛水族馆的大力支持,共吸引5万多观众在线收看,体现了青岛海洋科普联盟的组织力量,为联盟成员合作开拓海洋综合研学实践领域提供了优秀案例。

    青岛海洋所成功举办“走进可燃冰实验室”大型实景科...

    克劳德管类(cloudinids)化石是埃迪卡拉纪晚期管状化石的典型代表,在全球分布广泛且具有重要的演化意义。同时,这类化石有潜力成为埃迪卡拉系最末阶底界界线层型(金钉子/GSSP)的标准化石,因此在生物地层划分与对比方面也具有重要的应用价值。以往对这类化石的微细结构和物质组成认识有限,对其亲缘关系等方面的认识也存在争议。自然资源部中国地质调查局地质研究所杨犇博士及其合作者近年来首次在蒙古发现了埃迪卡拉纪管状化石(Zuunia chimidtsereni),该发现解决了长期以来该地区前寒武系-寒武系界线的争议问题,即确定Zuun Arts组下部属于埃迪卡拉系,而非寒武系。同时通过扫描电镜、能谱分析和拉曼光谱等分析手段,在其物质组成和超微结构方面取得了诸多新认识。

    一是确定克劳德管类化石的生物属性为环节动物。此前主要有两个观点:环节动物(如龙介虫、沙蚕、西伯利加虫等)或刺胞动物(如珊瑚、水母等)。通过对化石及现生环节动物的超微结构研究,揭示出克劳德管类化石形态和结构成分与现生环节动物更为一致,认为克劳德管类属于环节动物,可能是其干群组成。同时也进一步表明,克劳德管类不但延续到寒武纪,也可能延续到更晚的地质时代,与现生的环节动物之间存在演化学关系。

    二是首次在克劳德管类化石中发现了有机质残留。综合超微结构和成分分析,提出Cloudinids类化石可能没有发生生物矿化,其原始成分是几丁质或角蛋白类的有机质。由于克劳德管类(cloudinids)是已知最早具有骨骼的生物类型,这一观点也揭示出地球历史上最初形成的骨骼应该为有机质骨骼。

    三是提出了克劳德管类化石的不同埋藏相。埋藏学分析表明,该类化石存在至少5中埋藏相(磷灰石、碳酸盐岩、黄铁矿、硅化、磷灰石-有机质相),掩盖了其原始的有机质特征,这是导致以往许多学者认为此类化石存在钙质骨骼的主要原因。

    本项研究得到了基本科研业务费、国家自然基金委、中国地质调查局地质调查项目的联合资助,成果发表在《Scientific Reports》上。

    论文信息:Ben Yang, Michael Steiner, James D. Schiffbauer, Tara Selly, Xuwen Wu, Cong Zhang, Pengju Liu, 2020. Ultrastructure of Ediacaran cloudinids suggests diverse taphonomic histories and affinities with non-biomineralized annelids. Scientific Reports 10, 535.

     

    图1 蒙古西南地区埃迪卡拉纪Zuun Arts组管状化石 Zuunia chimidtsereni (A-P),I为CT图像。Q, R, 蒙古西南地区寒武纪Salanygol组早期管状化石Rajatubulus sp. 比例尺 (D), 10 μm; (B), 20 μm; (L), 50 μm; (E,F), 200 μm; 其它, 100 μm.

    图2 Zuunia交错编织结构和有机质残留 (A–D)与现代深海管状蠕虫(Siboglinids,E)的对比。比例尺 (A1–C1), 200 μm; (A2), 25 μm; (B2), 50 μm; (A3, E1), 50 μm; (B3, C2), 5 μm; (D1, E2), 2 μm; (D2), 200 nm。

     

    图3 Zuunia和克劳德管化石阴极发光及拉曼光谱分析。A-C生物显微镜和阴极发光(红色)对照图。D,化石拉曼光谱数据显示存在大量低成熟度碳单质(1350 cm-1、1600 cm-1),为有机质降解形成。E,围岩拉曼光谱数据显示不含有机质。比例尺:(C2), 10 μm; 其他 200 μm

     

    图4 现代深海管状蠕虫(Siboglinid)。(A1) Alaysia sp. 冲绳海槽, No. 194A5321. (A2) A1的破碎部分显示有机质壳体也存在脆性形变特征。 (A3) A1部分放大显示领状结构。(B) Arcovestia ivanovi,马努斯海盆,显示稀疏的领状结构。 (C) Tevnia jerichonana 显示壳体的领状结构分布和数量在单一标本上也可呈现很大变化。 

    埃迪卡拉纪克劳德管类化石研究取得新进展

    8月31日早上7点05分,记者跟随中国地质调查局发展研究中心党委书记张海啟一行从首都机场起飞,经过3个多小时的飞行,抵达甘肃敦煌机场,再经过2个小时的舟车劳顿,就到了此行的目的地——酒泉市瓜州县柳园镇,这是一个建在戈壁滩上的小镇。

    中国地质调查局发展研究中心北山野外项目部就坐落在这个小镇上。安顿好旅馆,记者就跟随项目部的工作人员一起赶往项目部。

    在戈壁滩上踏勘,是个磨砺意志的活儿。

    在茫茫戈壁中好不容易找到一个砂石地块,队员们立刻停下来选取样本。

    在探槽中寻找“宝贝”

    北山项目部负责人杜泽忠博士正在向中国地质调查局发展中心张海啟(左一)一行介绍矿调情况

    因为有记者跟随,当天的野外午餐算是很丰盛的了。大多数时候,项目部的小伙子们只用保温桶自带的开水泡一碗方便面。

    在野外忙活了一天,回程的路也是很欢快的。

     

    北山野外项目部于2016年5月正式成立,聚拢了一堆博士和硕士。据了解,项目部现有成员23人,其中博士后1人、博士5人,余下的都是硕士,成员平均年龄不到30岁,野外技术人员均具有本科以上学历,是一支年纪轻、学历高的野外团队。

    项目部的主要任务是,完成国土资源部矿产勘查指导中心矿产勘查处承担的“甘肃花牛山-柳园地区矿产调查与找矿预测”子项目。据野外项目负责人杜泽忠博士介绍,该项目属于整装勘查区找矿预测与技术应用二级项目,项目周期为2016年~2018年,核心内容是开展柳园幅、花牛山幅和长流水幅1∶5万矿产地质调查。

    进入项目部,目光所及之处让记者有些震撼——这里的一切都是那么简陋,用“寒酸”来形容一点都不为过。据说,这个办公场地是从当地居委会租来的。院内的地上摆放着一些矿石标本,但是很整齐,狭小的办公室内正挤着五六个年轻人在制作图表,还有两三个小伙子正在厨房忙前忙后,为当天的午餐做着准备。

    不过,让人没有想到的是,饭前突然接到小伙子们的通知:喝的水没了,先吃点水果解解渴。而此时,记者的嗓子正干得有点痒,水果怎能抵得上水解渴呀。出于做客者的礼貌,记者又不好意思提出另外的要求,只得干熬着。

    杜泽忠博士向记者解释,这里的自来水是戈壁盐碱滩打出来的,碱性重,外地过来的人直接饮用的话肯定受不了。我们平常煮饭和饮用水,都是用桶装的纯净水,今天的水还没有送到。

    没想到,在这里喝口水都这么不容易。不过,这顿午餐还算丰盛,一碗面条配几道素菜,十几个人挤在一张桌子上,吃起来还是津津有味的。

    记者是在长江边上的农村长大的,没那么娇气,不相信这里的水没在此地生活习惯了的人不可以喝。当天晚上回到旅馆,记者并不信那个邪,打开水龙头灌了一壶水,烧开后泡上自带的茶叶,美滋滋地一杯一杯喝下去。坏了!这可不得了!凌晨4点半多一点,记者的肚子就不太对劲了,骨碌碌地爬起来,一直折腾到天亮,上了七八回洗手间。这种亲身测试的后果实在是很让人后悔不已。记者想,这群初到此地的小伙子们是怎么熬过这一劫的呀。

    记者粗略地了解了一下,这群80后、90后,应该说是在蜜罐里长大的,尽管来自不同的地域,但是他们大多是在水草丰美的地方长大的,突然来到这个与故乡有着天壤之别的地方过日子,那将是一种怎样的煎熬和折磨呀!

    这里的时差比东部地区要晚许多。9月1日早上8点,天刚亮,记者经过一番折腾,肚子终于消停了些。8点30分,吃过早餐,整理好野外的行头,记者和中国地质调查局发展中心党委书记张海啟一行,跟随北山野外项目部的小伙子们共二十几人,坐上4辆越野车匆匆出发了,开启了这一天的野外之旅。

    汽车开出柳园镇,就见不到正儿八经的路,茫茫戈壁滩放眼望去,黑黝黝的一片,见不到一丝让人眼睛有些温润的色彩。越野车晃晃荡荡、摇摇摆摆地一路前行。记者坐在最后一辆车上压阵,前车溅起的灰尘,雾一样地在大漠戈壁飘扬,这样的场景很是刺激。记者在一路尘土中,脑子里幻化出西部牛仔骑着一匹高头大马,驰骋在大漠的浪漫场景,很是爷们。

    车窗外实在没有值得观赏的,除了乌黑的山丘,连茅草都难得见到一根,这样的景致也实在缺乏观赏性。越野车已经越来越颠了,人坐在车里,像羊癫疯一样,颤悠悠地摇摆,只感觉肚肠都在跟着摆动的节奏扭动着。不远处,“甘肃安西极干旱荒漠国家级自然保护区”十几个大字在人工砌成的水泥矮墙上横亘着,约有二三十米长,这大概是一路上见到的最美的“风景”了。

    1000多年前,大唐高僧玄奘为了求取真经,从长安出发,在今甘肃酒泉一带走出国门,踏上一条冒死西行之路。就在这条根本不是路的路上,一心求取真经的玄奘法师冒死西行,怀着一颗虔诚的心去往西天取经。在《大唐西域记》中,玄奘如此描述这片戈壁:“长八百余里。上无飞鸟,下无走兽,复无水草……”

    当然,1000多年前,玄奘的交通工具与今天无法类比,但这里地质环境的恶劣程度恐怕千年未变。

    越野车一路往前,就基本没有路了,到处坑坑洼洼,晃荡得厉害,感觉司机开得有些随性,哪儿好走一点就往哪儿走,这样“跟着感觉走”一点也不好玩,人坐在车里颠得有些难受、有些惶恐,刚开始脑子里幻化的那点西部牛仔骑高头大马的浪漫情怀早已飞到九霄云外。

    越野车终于在一片看起来像山丘的地方停了下来,这就是我们今天的目的地。说是山,其实就是一片黑黝黝的戈壁。下车后,眼睛所及之处不见一颗茅草,大地像撒了柏油一般,若不是那凹凸有致的地貌结构作为天然标记,你很难分清来时的路。

    定位、测坡度角、拉测线、清理探槽、取标本、记录,项目部的小伙子们都忙开了,一个个是那么仔细、那么专注。这是地质填图的必须程序,每间隔20米就在手中的表格上做一个标记。由于这里长年极度干旱,地质锤敲打岩石的声音显得格外清脆。就这样,在茫茫戈壁中,他们演奏出只有地质人能听得懂的交响曲。

    说得粗俗一点,就是这样一个“鸟都不想来拉屎”的地方,项目部的小伙子们却还忙得如此欢愉。

    其实,记者在头一天刚刚与这帮小伙子见面的时候,听介绍中谁谁是博士,谁谁是硕士,谁谁是刚刚大学毕业,有点不屑,因为他们活像一群在工地上长期暴晒的农民工。从他们黝黑、略显古铜色的脸上,实在找不出能与之相对应的影子。在记者粗浅的印象中,他们应该是白白净净的秀丽书生。

    此时正值中午,太阳当空照下来,这是一天最热的时候,天空蓝得有些瘆人。这要在内地,这样的天气绝对是可以令人赞美的。但是这里却不同,由于地表缺乏相应的湿度与之对接,云都懒得从此飘过。阳光裹夹着强烈的紫外线,毫无遮挡地直接射到人身上,裸露的胳膊有些灼痛的感觉。

    今年31岁的杜泽忠博士皮肤黝黑,像个农民。此时,他正头顶着草帽,带着项目部的兄弟们风风火火地忙碌着。为了拍摄一点他们的工作场景,记者只得一路小跑着跟上他们的脚步。如果不知道他们的身份,远远看去,你会以为这群头顶草帽、挎着帆布包的年轻人是一群叫花子。

    杜泽忠主要从事矿床学、矿产勘查研究,刚刚博士毕业就进入中国地质调查局发展研究中心工作。几乎是刚刚参加工作不久,就碰上了中国地质调查局“科研走出办公室”的号令,于是,他便顺其自然地成为了北山野外项目筹备组人员之一。就这样,他再也没有离开过这里。

    尽管尚未成家立业,但是作为项目负责人,杜泽忠博士既要保障项目顺利完成,又要像老大哥一样对这群小伙伴们做好日常心理疏导工作。特别是那些90后,惦念城市的喧嚣,思念父母亲人,是很正常的心理反应。每每小伙伴们有异样的情绪发生时,第一个站在他们面前的总是杜泽忠博士。就因为这样,杜泽忠被小伙伴们称为“带头大哥”。尽管这个头衔有点帮派的味道,但是杜泽忠还是很乐意接受的,只要小伙伴们高高兴兴地跟着他干活,喊什么都行,怎么亲切就怎么来。

    今年32岁的杜轶伦博士,主要从事岩浆成矿作用、战略性矿产研究。在跟记者聊天的时候,对于这样的工作环境,他说并没有感到什么苦累,地质工作本来就是如此,跟老一辈的地质工作者比起来,我们已经很舒服了。

    30岁的孙海瑞博士,主要从事矿床学研究工作。在与记者的短暂接触中,感觉他是一个很乐观向上的人,他说从来没有后悔过自己所选择的专业,过去也一度想象过野外地质工作的艰苦,尽管这里的环境已经超出自己的想象,但是能跟自己的专业结合得很紧密,干起来也还算蛮有趣味的。“通过野外实践,我发现地学方面的很多知识跟在学校时老师讲的还真不是一码事。”孙海瑞说。

    刚刚27岁的吕鑫,2015年从北京大学毕业后,就直接进入了中国地质调查局发展研究中心工作,主要从事矿床学研究,尽管年纪轻轻,但是如今已经成长为北山野外项目部项目副负责人,业务的精湛程度令同龄人刮目相看。与其他人不同,这位年轻人眼里总释放出一股子锐气和俏皮,他跟记者开玩笑说,当初进入大学的时候,糊里糊涂就选了这个专业,人生难得一糊涂,既然糊涂了,就继续糊涂下去呗,年轻人围着地球打转转也是很有意思的。

    临近中午1点,我们准备转战下一个目的地。越野车蠕虫一般在一片低矮的骆驼刺灌木林中慢慢前行,纵横交错的沟沟坎坎把汽车弄得像摇篮般左右晃荡。在这里,又不能沿着沟豁延伸的方向直行,哪里骆驼刺的间隔空隙大一点就从哪里穿行,“戈壁滩本没有路,路在司机眼中”。

    好不容易磨磨蹭蹭地到了下一站,大家来到一个早已废弃的土夯房子边上,房子不大,也就二十几平方米的样子。说是房子,但却没有房顶,也没有大门,因为长年难下一丝雨水,加盖个房顶反而有些浪费。据说,这个房子是上世纪当地百姓盗采金矿时加盖的,盖这个房子的目的只为躲风,不为避雨。在这个房子的周围,还有数个10平方米左右的四方坑,据说这也是避风用的。

    瓜州戈壁,风大无比。当地民间流传着这样一句话,瓜州的风是魔鬼的兵器,无坚不摧。在瓜州的历史上,记载最多、最翔实的资料就是有关风的故事。这里每年平均有1/3的时间刮7级以上的大风,从唐代至今的1200年间,这里共有37座城池被风沙埋压,变成了废墟。可想而知,这戈壁滩上一旦起风,那将是怎样一个疯狂的场景。

    我们一行人就在这废墟般的房子边歇下来,此时已经有些饥肠辘辘了。杜泽忠博士从越野车的后备箱中拎下一大包馒头,搁在一块大石头上,还有黄瓜和西红柿,以及几包榨菜。一行二十几个人就围着大石头啃咬起来。尽管这些馒头有些干,咬到嘴里有点向外喷撒,但吃起来还蛮香的。经过一上午在汽车上的颠簸和在戈壁滩上不停地跑动,可能大家实在是饿了,居然没有一个人嫌弃这顿饭菜的质量,一个个都狼吐虎咽,咀嚼得有滋有味。

    这个废墟的外墙上“龙门客栈”四个鲜红的大字倒让人忍俊不禁。据说这几个字是来自吉林大学的郑博夫喷上去的。此时这位稚气未脱的26岁小伙子正跟几个年龄差不多的伙伴们在远处拉测绳、测剖面。年轻人在这个满目荒凉的戈壁滩上工作,的确需要有一些搞笑的戏码自娱自乐,释放一下大家的情绪。

    24岁的王虎,是成都理工大学的毕业生,这位长年在空气湿度较高的地区长大的小伙子,刚刚来到戈壁滩开展工作的时候很不适应。他告诉记者,知道西部地区干旱,但没想到干成这样,刚来的时候,唇裂、流鼻血是经常发生的事,现在习惯了一点。不过对于戈壁滩上的这段经历,他认为是他走向社会最好的历练。

    23岁的康凯是项目部年龄最小的队员,刚刚从中国地质大学毕业,马上就要继续读研究生了。他利用开学之前的间隙,来到戈壁滩上,与这帮大哥哥们一起见习野外地质工作。康凯半开玩笑地告诉记者,“年轻人人傻精力旺,干啥都不觉得累。尽管我来的时间不算长,但是学到了许多在课本上根本无法学到的东西,这帮大哥哥们的工作热情和对地学的严谨态度,是我学习的榜样。”

    快到下午3点了,太阳开始偏西,每每这个时候就得准备打道回府了。因为再晚一点的话可能会有狼群出没,很危险。戈壁狼不同于其它地方的狼群,由于缺乏必要的食物链,很饿,很有攻击性。一望无际的戈壁滩,只能见到我们这群人活动的影子。在这样的环境中,没有坚定的理想和奉献精神,是很难长时间呆下去的。不说这帮80后、90后,连我这个自诩在艰苦年代走过来的人,才匆匆经历了一下就有些急了。

    回到旅馆,脸上有些火辣辣的烧灼感。记者对张海啟书记嗔怪地抱怨,怎么把我骗到这么个鬼地方来了?张海啟书记冲记者“嘿嘿”笑笑。实际上,有时候不需要太多的语言来表达,这“嘿嘿”一笑,既是对项目部小伙子们的敬佩和赞许,也是对记者此时心态的一种理解。

    青春的奉献是有回报的。通过近2年的工作,项目组获得了一批找矿线索,进一步开展工作,有望转化成矿产地;作为中国地质调查局确定的1∶5万矿产调查示范项目,积极探索创新矿产地质专项填图及成果表达方式,形成了花牛山幅矿产地质示范性图件;同时,形成并建实了中国地质调查局发展研究中心矿产调查野外团队。

    有感于小伙子们在艰苦条件下的艰辛付出,张海啟书记随后在北山项目部的座谈会上,即兴赋诗一首:

    北山寻理想,南部系故乡。

    纵横千里路,经纬万年长。

    地质乃吾本,矿产是工粮。

    青春放光彩,奋斗报国强。

    青春绽放戈壁滩

    中国地质调查局成都地质调查中心在乌蒙山区彝良县发现了疑似“怪诞虫”的新生物。

    有关样品经中国科学院南京地质古生物研究所 、河北地质大学等古生物专家鉴定,标本中的疑似“怪诞虫”古生物与怪诞虫形态相似,但又有区别。这种生物尸体保存于碳酸盐岩中,经腐蚀作用和成岩作用后,生物尸体完全消失,但印痕仍然保存,并反应该生物的主要特征,生存于海洋。这种生物属于模铸化石中的印痕化石。生物保存完整度较好(图1)。

    这种化石保存的岩性为砂质灰岩,属上泥盆统地层。和怪诞虫发现的情况相类似,新发现的这种生物分不清头尾,那些长长的不知是长腿还是触角,这种生物相比于怪诞虫更加让人感觉“怪诞”。

    这种生物属于动物界,节肢动物门,属于低等生物。身体呈长条形,两侧对称,为异律分节,头很小,脖子细短,驱干背侧有单排10根长刺,并向上生长。关于生物的器官、骨骼、眼睛等信息需要采集大量标本,具体分析。

    这种生物生活年龄可能晚于怪诞虫,推测属节肢动物门,说明这种“怪诞虫”似的生物生存时间长,生命力顽强,对于研究地球生命的起源和进化有着较大科学价值。

    怪诞虫是一种生活在5.08亿年前的一种谜一般的虫型生物,本世纪初当它的化石在加拿大布尔吉斯页岩矿坑被发现的时候,它看起来好像带刺毛的蠕虫。这种生物长有一对单眼(而不是复眼)、一张嘴、前肠有板覆盖、有环形齿(图2a、b)。怪诞虫的口部和其他动物群体,例如线虫一样。他们的分析也显示怪诞虫口部和节肢动物的共同祖先相似。而今的新发现不但让怪诞虫“露脸”,使其身体各部分的作用进一步被确认,同时也给节肢动物的演化特征提供了新的线索。

    新生物图版

    图1 泥盆统内新发现的疑似怪诞虫生物

     

    怪诞虫图版

    图2 怪诞虫还原图(ab为电脑还原图,c为怪诞虫化石) 

    乌蒙山区彝良县发现疑似“怪诞虫”的新生物