为了建立兰州盆地新生代沉积及其蕴含哺乳动物

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随着新生代地球气候变冷,地球上的哺乳动物逐渐取代了中生代处于统治地位的爬行动物,成为地球上脊椎动物中的优势群体。亚洲的哺乳动物化石含量丰富并且分布广泛,但是亚洲哺乳动物年表(ALMA,主要来自中国)无论是在精度还是准度上,都无法与欧洲哺乳动物年表和北美哺乳动物年表相比,这严重制约了我国新近纪古生物学的深入研究。

研究人员正在兰州盆地采集样品和化石标本。

兰州盆地位于青藏高原东北缘,新近纪地层出露连续、完整,并且蕴含大量哺乳动物化石,记录了丰富的古环境演化信息。准确的年代是进行古气候学、地质学和古生物学研究的重要基础。为了建立兰州盆地新生代沉积及其蕴含哺乳动物的准确年代,在国家973计划,国家自然科学基金委和中国科学院的联合资助下,中国科学院地球环境研究所张鹏博士、敖红研究员和安芷生院士联合荷兰乌特勒支大学Mark J. Dekkers教授和西北大学李永项教授从2010开始对兰州盆地富含哺乳动物的对亭沟剖面开展详细的磁性地层学。由于兰州盆地第三纪地层沉积复杂,而且磁性较弱,要建立可在区域上可完全对比的准确年代框架是一项非常艰巨的研究课题,经过六年多的仔细研究、多次样品采集和反复测量等工作,最终建立了可与兰州盆地其它剖面以及临近西宁盆地进行好对比的可靠磁性地层年代框架,为后续古气候学、地质学和古生物学研究奠定了重要的年代学基础。古地磁结果表明,对亭沟剖面咸水河组地层的磁性地层序列记录C5En至C6Cr之间的极性,剖面年代约为18-24 Ma。

■记者 张潇

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“研究发现,在晚渐新世至早中新世,也就是距今约数百万年前,兰州盆地和如今的面貌大不相同,是具有森林和草原混合的植被类型,气候要湿润不少。”这是地处西安的中国科学院地球环境研究所敖红研究员参与研究的最新成果。历经六年多的探索、采样和研究,这个成果建立起我国兰州盆地新生代沉积及其蕴含哺乳动物的准确年代,大大推进了我国新近纪古生物学的深入研究。

图1兰州盆地对亭沟剖面、凤凰山剖面和西宁盆地塔山剖面磁性地层及其与标准极性柱的对比

目的:

这一研究将其中产出的对亭沟动物群的时代限定为18.9 Ma,张家坪动物群为20.6-21.2Ma,庙嘴子动物群为23.2-24 Ma,为解决长期以来关于这三个哺乳动物群年代的争议提供了新的证据。此外,在这些哺乳动物群中既有草原型物种,也有森林型物种,特别是在庙嘴子动物群中,森林型物种含量较高,其中不乏象类和巨犀这种对水分需求比较大的物种,这说明兰州盆地在晚渐新世至早中新世具有森林和草原混合的植被类型,比现今的气候要湿润。

使得亚洲哺乳动物年表更精准

这一新的研究成果于近期在线发表在《Scientific Reports》(Zhang et al., Late Oligocene–Early Miocene magnetochronology of the mammalian faunas in the Lanzhou Basin—environmental changes in the NE margin of the Tibetan Plateau. Scientific Reports, 2016, 6, doi: 10.1038/srep38023)。这是该研究小组发表的第二篇关于兰州盆地第三纪磁性地层年代学的论文。第一篇论文建立了晚中新世地层和其伴生的邢家湾动物群的年代,并提供了剑齿象起源中国的年代学证据,相关成果于2016年初发表在国际权威地学期刊《Earth and Planetary Science Letters》(Ao et al., 2016, New magnetochronology of Late Miocene mammal fauna, NE Tibetan Plateau, China: mammal migration and paleoenvironments. Earth and Planetary Science Letters 434, 220–230)。

亚洲的哺乳动物化石含量丰富并且分布广泛,但是亚洲哺乳动物年表(ALMA,主要来自中国)无论是在精度还是准度上,都无法与欧洲哺乳动物年表和北美哺乳动物年表相比,这严重制约了我国新近纪古生物学的深入研究。

为了建立兰州盆地新生代沉积及其蕴含哺乳动物的准确年代,在国家973计划、国家自然科学基金委和中国科学院的联合资助下,中国科学院地球环境研究所张鹏博士、敖红研究员和安芷生院士联合荷兰乌特勒支大学Mark J. Dekkers教授和西北大学李永项教授,从2010年开始对兰州盆地富含哺乳动物的对亭沟剖面开展详细的磁性地层学研究。

历时六年

挖掘深度是通常的2-3倍

甘肃兰州盆地发育并出露了良好的第三纪红色河湖相地层,其中含有大量哺乳动物化石,是我国第三纪哺乳动物化石最富集的地区之一,也是我国开展第三纪研究较早的地区之一。但是,由于兰州盆地第三纪地层沉积复杂,而且磁性较弱,要建立可在区域上可完全对比的准确年代框架是一项非常艰巨的研究课题。

敖红解释说:“研究团队采样的挖掘深度是通常挖掘深度的2-3倍,采样间距是以前采样间距的5倍,因此工作量是以前工作量的十几倍。”经过六年多的仔细研究、多次样品采集和反复测量等工作,研究组最终建立了可与兰州盆地其它剖面以及临近西宁盆地进行好对比的可靠磁性地层年代框架,为后续古气候学、地质学和古生物学研究奠定了重要的年代学基础。

结果:

具有森林和草原混合植被类型

磁性地层学结果表明,位于兰州盆地西北部邢家湾剖面的红层年代为1160万年-760万年或890万年-480万年。因此这为剑齿象起源亚洲的传统观点提供了新的年代学证据,而且剑齿象应该是从我国兰州盆地走出,逐步迁移到非洲的。

位于兰州盆地中部对亭沟剖面的红层年代约为1800万年-2400万年 。这一研究将其中产出的对亭沟动物群的时代限定为18.9 Ma,张家坪动物群为20.6Ma-21.2Ma,庙嘴子动物群为23.2 Ma-24 Ma,为解决长期以来关于这三个哺乳动物群年代的争议提供了新的证据。此外,在这些哺乳动物群中既有草原型物种,也有森林型物种,这说明兰州盆地在晚渐新世至早中新世具有森林和草原混合的植被类型,比现今的气候要湿润。

这一新的研究成果于近期在线发表在《Scientific Reports》。这是该研究小组发表的第二篇关于兰州盆地第三纪磁性地层年代学的论文。

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