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近日，國際地學(xué)頂尖學(xué)術(shù)期刊GEOLOGY在線發(fā)表題為“CalciticshellsinthearagoniteseaoftheearliestCambrian”（寒武紀(jì)初期文石海洋中的方解石貝殼）的文章。該論文由中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院李洛陽副教授為第一作者和通訊作者，聯(lián)合中國科學(xué)院南京地質(zhì)與古生物研究所李國祥研究員以及西北大學(xué)、瑞典自然歷史博物館、澳大利亞新英格蘭大學(xué)、蒙古科學(xué)院、蒙古國立大學(xué)研究人員的多位知名學(xué)者共同完成。該研究報道了團隊在早期動物礦化骨骼起源與古海洋海水演化關(guān)系研究領(lǐng)域取得的重要進展，包括在寒武紀(jì)生命大爆發(fā)最初期溫暖“文石?！敝惺状伟l(fā)現(xiàn)低鎂方解石質(zhì)貝殼，并且首次在最古老貝殼化石中發(fā)現(xiàn)控制礦化的有機基質(zhì)的化石保存。

“寒武紀(jì)生命大爆發(fā)”是指幾乎所有已知動物門類在寒武紀(jì)早期（距今大約5.4-5.2億年前后）快速出現(xiàn)的重大生命演化事件。在這個時期，早期動物的祖先代表幾乎同時且獨立地獲得分泌礦化骨骼的能力，這與前寒武紀(jì)非礦化的復(fù)雜宏體多細(xì)胞生命（埃迪卡拉型生物）形成鮮明對比。礦化骨骼的出現(xiàn)不僅使得地球海洋生物圈面貌發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，也從根本上改變了海洋生物化學(xué)循環(huán)模式，標(biāo)志著以動物為主導(dǎo)的顯生宙現(xiàn)代海洋生態(tài)系統(tǒng)演化的開始。具骨骼動物在寒武系地層中的爆發(fā)式出現(xiàn)是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)最直接表現(xiàn)之一，自達爾文時期便一直困惑著演化古生物學(xué)家，學(xué)術(shù)界稱之為“達爾文的困惑”。

研究團隊深入蒙古國西南部扎夫汗盆地，在對該地區(qū)前寒武-寒武系沉積地層開展高精度綜合地層（古生物化石-碳同位素-巖相學(xué)）劃分對比基礎(chǔ)上，從寒武系最底界（紐芬蘭統(tǒng)幸運階，約5.35億年）識別出最早的軟體動物（太陽女神螺類）貝殼化石。研究發(fā)現(xiàn)寒武紀(jì)初期為溫暖的文石質(zhì)海洋（現(xiàn)代海洋Mg/Ca摩爾比為5.2，弱礦化無脊椎動物、鈣化藻類、鮞粒及非骨屑沉積物膠結(jié)物等易于形成文石和高鎂方解石礦物），高分辨率掃描電鏡結(jié)果顯示，控制貝殼分泌的有機基質(zhì)在貝殼化石化過程中被磷酸鹽交代，其形貌特征因此能夠完美保存下來；通過進一步的比較研究，最終確定最古老的太陽女神螺貝殼是由方解石質(zhì)簡單棱柱層微細(xì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

該研究從“文石海”中發(fā)現(xiàn)確鑿無疑的低鎂方解石質(zhì)貝殼，更新了學(xué)界對寒武紀(jì)生命大爆發(fā)時期動物礦化骨骼起源以及與古海水化學(xué)協(xié)同演化的傳統(tǒng)認(rèn)識，進一步突顯生物因素對礦物類型和成分選擇上的主導(dǎo)作用；同時，該研究也有力推動了傳統(tǒng)古生物學(xué)與現(xiàn)代生物礦化多學(xué)科研究的交叉融合。

研究工作得到中國海洋大學(xué)“青年英才工程”、國家自然科學(xué)基金等項目資助，中國海洋大學(xué)為第一完成單位和通訊作者單位。