2025年, 第50卷, 第03期　
刊出日期：2025-03-25

  

• 全选
  |

• Select
  地球生物学的内涵、研究进展与挑战

  陈中强

  地球科学. 2025, 50(03): 805-814.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  <正>地球生物学（Geobiology）是地球科学与生命科学交叉融合形成的一级学科（谢树成等，2006,2011；殷鸿福等，2009），重点关注生命与地球环境的相互作用及其协同演化历史和过程.自国家自然科学基金委于2005年正式将该学科引入我国地学研究以来（刘羽，2005），地球生物学在我国得到跨越式发展，取得许多振奋人心的新发现和新认识.《地球科学》期刊从一开始就参与该学科的发展，在2015年组织了第一部地球生物学专辑，小结该学科在我国发展第一个10年以来的研究成果.
• Select
  流域地球系统科学与区域发展战略

  谢树成, 严德天, 朱宗敏, 张宏斌, 凌文黎, 彭松柏

  地球科学. 2025, 50(03): 815-829.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  以跨圈层作用为特征的地球系统科学正成为当前地球科学发展的主流，同时我国当前特别注重区域经济社会的发展，论文由此提出了流域地球系统科学与区域发展战略相结合的构想.流域地球系统科学是在流域尺度上探索跨圈层的地质作用、地质演化与地质效应，至少包括三个层次的研究主题，分别是流域系统的深浅联动及其资源效应、流域系统的生物与环境的相互作用与协同演化，以及流域环境和人类文明的关系.论文以长江流域为例，探索流域地球系统科学与长江经济带、长三角一体化等区域发展的关系，系统总结了流域三大研究主题的进展以及有待突破的科学难题.在时间跨度上，流域地球系统科学不仅仅限于大河流域的形成及其后续的发展演化，而且还可以追溯到流域形成之前的跨圈层作用.要从时间尺度上突破流域地球系统科学这些难题，进而服务区域经济社会的发展，论文提出了跨圈层作用的一个关键抓手，即水、热、碳三者之间的关系，特别是其中的水热配置及其与碳循环的关系.流域的水、热、碳直接关系到区域的大生态状况，包括生态资源、生态环境、地质灾害和生态文明，因而对区域经济社会发展异常重要.
• Select
  江汉平原古云梦泽形成演化及其影响机制

  顾延生, 管硕, 李越南

  地球科学. 2025, 50(03): 830-845.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  夏商以来，江汉平原发育的古云梦泽具有重要的历史、地理、文化与生态环境研究价值，但长久以来受到历史记载贫乏和钻孔调查精度的限制，古云梦泽的成因、分布、演化的时空格局尚不清晰.在前人历史文献和钻孔调查基础上，本文首次系统开展了钻孔高分辨率古环境演化研究，真实还原了4 000年来古云梦泽形成演化历史，全面而深刻地揭示了古云梦泽沉积地貌过程与区域新构造运动、气候变化、河道变迁和人类活动的关系.多钻孔沉积学分析表明，古云梦泽发育时期沉积环境具有多样性，包括河床相、漫滩相、湖相和三角洲相，指示了“河流-湖泊-三角洲”复合沉积体系.沉积相自西向东分布呈现一定规律，西部以漫滩相、三角洲相为主，中部以漫滩相、三角洲、湖相为主，东部以湖相为主，古地理重建表明古云梦泽是江汉平原内部河间洼地发育的多变的湖群景观.根据历史文献与钻孔记录重建了古云梦泽形成演化的4个时期：鼎盛期（夏商时期）、淤浅期（周秦汉时期）、萎缩期（魏晋南北朝时期）和湮灭期（唐宋时期）.结果表明，古云梦泽形成演化主要受到新构造运动、气候变化、洪水泛滥与河道变迁以及人类活动的叠加影响：（1）新构造沉降为古云梦泽分布创造了空间条件，长江主泓来水来沙为古云梦泽出现创造了可能，但后续长江主泓的南移对古云梦泽演化趋势影响显著；（2）ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)关联的季风异常降水与河道洪水泛滥作用推动了古云梦泽的兴盛，而荆江三角洲的推进与古云梦泽的於浅及萎缩有关；（3）唐宋以来，随着荆江统一河床的塑造、人为筑堤堵穴、围湖建垸和围湖造田加速了古云梦泽的湮灭.总之，本研究揭示了古云梦泽形成演化的时空格局及其复杂的影响机制，为存在已久的争议提供了可靠的答案，也为预测未来长江中游地区江湖关系演变和现代江汉湖群保护提供了重要参考.
• Select
  升温和水位下降对泥炭地碳库稳定性的影响

  黄咸雨, 张一鸣, 薛建涛, 于小芳

  地球科学. 2025, 50(03): 846-856.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  泥炭地作为全球重要的碳汇，也是最重要的天然CH₄排放源.气候变化如何影响泥炭碳库的稳定性，这是泥炭地碳循环研究的热点问题.本文综述了升温、水位下降等因素对泥炭地碳库稳定性的影响，还介绍了植被在升温、干旱等影响中的调节作用.现有的研究显示，泥炭地碳循环对温度变化非常敏感，其中氧化层的分解速率在小幅度升温下显著加快，而缺氧层则需要更大的温度提升和更长的时间才能显著分解.此外，升温导致CH₄/CO₂比值增大，这将会增大泥炭地的全球增温潜势.水位下降是影响泥炭地碳循环的关键因素，干旱事件不仅直接导致CO₂释放，还可能通过火灾间接影响碳库稳定性.研究还表明，维管束植物能促进老碳的释放.未来的研究需要关注代谢产物的原位观测技术，极端气候事件的地质记录，以及气候变化条件下泥炭碳库的响应与反馈机制.
• Select
  从地球生物学到天体生物学

  罗根明, 王畅, 殷宗军, 沈冰, 林巍, 屈原皋

  地球科学. 2025, 50(03): 857-876.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  我们在宇宙中是否独一无二？地球生命是在何处以及如何起源？这些全人类孜孜以求的重大科学问题正是天体生物学研究的核心问题.伴随着深空探测技术的提高和工程任务的开展，我们比以往任何时候都更有可能回答上述问题.地球是迄今为止唯一确认孕育生命的星球，地球生物学的研究对地外生命的探寻具有重要的指导意义.为了更好地推动天体生物学的发展，本文介绍了地球生物学和天体生物学内涵和简要发展历史.在此基础上，围绕天体生物学所关注的宜居性和生命的形成与演化这两个不同层次的核心科学问题，阐述了天体宜居性所要满足的条件，分析如何判断宜居环境是否孕育了生命.最后提出了地球生物学需要加强的3方面研究，分别为早期地球宜居性演化、极端环境的生命特征和记录，以及生命信号的构建.
• Select
  青藏高原湖泊碳氮循环微生物作用

  蒋宏忱, 王北辰

  地球科学. 2025, 50(03): 877-886.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  开展咸盐湖泊微生物调控碳氮循环机理及其对盐度的响应研究，对于理解全球碳氮循环具有重要的科学意义.针对与咸盐湖泊碳氮循环相关的前沿科学问题，围绕“有机质输入增加”、“温度增高”与“盐度降低”等气候环境条件变化对咸盐湖泊碳氮循环微生物作用的影响机理与环境效应开展了综合研究，取得了系列研究发现.最后对湖泊碳氮循环微生物作用提出总结，并对未来发展方向提出展望.
• Select
  湖泊铁硫循环微生物研究进展

  袁媛, 刘勇勤

  地球科学. 2025, 50(03): 887-907.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  湖泊作为内陆水体的重要组成部分，因将大气、岩石和水圈等联系起来而成为物质元素循环的关键作用场所.铁是地壳中含量排名第四的元素，普遍存在于各种矿物相中.硫以多种价态存在于多种无机和有机化合物中.湖泊中铁和硫在不同价态之间的相互转变和相互影响构成了湖泊铁硫循环过程，而微生物在其中发挥着主导作用，是循环中不可或缺的环节.本文总结了参与湖泊铁循环和硫循环的微生物类型、代谢途径及环境影响因子，特别聚焦于青藏高原湖泊铁硫循环相关微生物研究现状，并对未来青藏高原湖泊微生物驱动的铁硫循环研究方向进行了展望.
• Select
  海洋沉积物SMTZ带黄铁矿莓球粒径增大现象的甲烷事件意义

  王家生, 宋强, 林杞, 许力源, 陈粲, 王舟, 耿坤龙

  地球科学. 2025, 50(03): 908-917.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  海洋沉积物或海相地层中莓球状黄铁矿的莓球粒径大小和偏差被广泛应用于推测水体的氧化还原沉积环境.然而，在现代海洋天然气水合物赋存海区沉积物中硫酸盐-甲烷转换带（SMTZ）内，甲烷厌氧氧化作用（AOM）成因的黄铁矿莓球粒径出现异常增大现象.当天然气水合物失稳引起异常多数量甲烷释放时，SMTZ位置可能跃升至沉积柱浅表层、海底甚至海水中，可能引起水体的缺氧、酸化和分层等变化；与此同时，增强的AOM仍会促进沉积物中黄铁矿的莓球粒径异常增大，因此有必要重新评估前人依据黄铁矿莓球粒径推测水体氧化还原环境的判别标准.莓球粒径>20μm或莓球内核粒径平均>12μm、标准偏差>3μm的莓球状黄铁矿可能是海洋“甲烷事件”发生时的产物.
• Select
  西菲律宾海盆东部第四纪沉积物磁学记录及其古气候意义

  孙军, 吴怀春, 黄威, 路晶芳, 时美楠, 王双, 李博雅, 虞义勇, 陈晓辉, 强小科, 陆凯

  地球科学. 2025, 50(03): 918-933.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为深入研究菲律宾海风尘输入对亚洲内陆气候变化的响应，对西菲律宾海盆东部的QYZ01孔柱状样沉积物开展详细的岩石磁学和古磁学研究，建立第四纪磁性地层年代框架，探讨第四纪以来沉积物磁学特征指示的亚洲内陆风尘输入、东亚冬季风强度变化.结果表明，QYZ01孔沉积物的磁性矿物主要为陆源碎屑成因的、低矫顽力的单畴磁铁矿.QYZ01孔岩心记录了从Brunhes正极性时至Matuyama负极性时下部，包括Jaramillo、Olduvai和Réunion正极性亚时.根据沉积速率推算钻孔底部年龄为～2.43 Ma.早、中更新世界线（M/B界线）位于200 cm深度处.环境磁学指标χ_ARM/SIRM比值揭示钻孔所在研究区2.43 Ma以来东亚冬季风强度和亚洲内陆风尘输入的整体和阶段性加强，并在2.43～1.86 Ma、1.86～1.0 Ma、1.0～0.5 Ma、0.5～0 Ma四个阶段表现出不同的变化特征.本研究为深入理解亚洲内陆气候变化和东亚季风演变提供了新的认识.
• Select
  现代植物培养实验探索二叠纪-三叠纪大灭绝事件后陆地植被演替的微生物驱动力

  徐珍, 喻建新, 彭念, 迟鸿飞, 韩明贤, 林雯洁, 蒋宏忱

  地球科学. 2025, 50(03): 934-950.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  植物通过与微生物共生（如菌根真菌与固氮细菌），增强自身对矿物质营养元素与水分的吸收能力，提高对极端气候的耐受性.尽管植物-微生物共生作用的意义重大，但由于化石难以保存，地球历史关键气候转折期中有关植物与微生物共生关系的直接证据较为稀缺.以二叠纪-三叠纪生物大灭绝期间残存植物的现代亲缘种为研究对象（异叶南洋杉Araucaria heterophylla、福建苏铁Cycas revoluta和银杏Ginkgo biloba），通过设置人工气候植物培养箱组的温度，进行一年的培养，通过高通量扩增子测序分析这些植物根系微生物的群落组成和相对丰度变化，与化石记录的植物演化过程对比，探索三叠纪极端温室气候下微生物与植物相互作用关系对植物生存的影响.初步结果表明，在常温25℃的基础上升高10℃后，南洋杉根际微生物中有益和有害微生物的相对丰度比例高于苏铁和银杏，这可能是南洋杉这类松柏类植物能在早三叠世极端高温环境中成为主要类群的原因之一.然而，随着培养温度降低至30℃和25℃，苏铁和银杏根际微生物的表现更为优越，分别在稍冷的晚三叠世及之后的群落中占据优势地位.本研究从微生物的角度揭示了二叠纪-三叠纪大灭绝后植物适应极端温室气候的机制，为理解深时植物-微生物-环境相互作用提供了重要数据支撑.
• Select
  计算模拟方法提高深时食物网稳定性演变的时间分辨率:以煤山剖面二叠纪-三叠纪生态记录为例

  黄元耕, 辛佰仑, 郭镇, 李子珩, 乔慧捷, 黄鑫月, 陈中强

  地球科学. 2025, 50(03): 951-963.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  约2.52亿年前发生的二叠纪-三叠纪（P-Tr）之交生物大灭绝是地质历史上规模最大的生态危机事件，被认为是当代生态危机参照案例.不过，整合多个门类、系统刻画生物群落食物网结构整体演变过程的研究仍然匮乏.特别是，化石记录的不完备性及其在地层记录的低时间分辨率成为人们“以古鉴今”的卡点.本研究基于浙江煤山P-Tr界线金钉子剖面丰富的化石物种出现记录，利用PyRate贝叶斯模拟方法对所有物种在剖面上真实首现与末现时间进行了重新估算.结果显示，物种多样性的下降分为3个阶段，第1和第3阶段迅速下降，第2阶段缓慢下降.在此基础上，探讨以不同时间分辨率划分古群落的方案，从50 ka每个群落，不断提高时间分辨率，到1 ka每群落，分析各种划分方案下相邻群落物种组成的相似度.随着时间分辨率的提高，煤山剖面相邻群落的物种组成越来越像，对于1～4 ka每群落的方案，5%以上相邻群落在物种组成上完全一样.因此选取5 ka每群落的时间分辨率，构建了连续的古群落序列，量化评估了群落组成和模拟食物网稳定性/抗灾能力在P-Tr之交的演变过程.结果表明，生态结构以及群落稳定性在第1和第2阶段的变化不大，在第3阶段骤然变化.古群落在第1和第2阶段尚具备较强的抗灾能力，可能因为这两个阶段消失的主要为冗余物种，群落的生态结构和功能维持了完整，随着第3阶段多种功能群的消失，生态结构才完全崩溃重组.本文探讨了煤山古群落划分的不同时间分辨率方案，重建了5 ka分辨率下的古生态结构演变过程，为开展高分辨率深时生态系统演化及古今对比研究提供了新思路.
• Select
  二叠纪-三叠纪之交火山活动及其环境效应和生物响应

  吴玉样, 宋海军, 楚道亮, 宋虎跃, 田力

  地球科学. 2025, 50(03): 964-982.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  当今人类面临着大规模人为碳排放所导致的全球变暖，以及由此引发的一系列全球气候变化和生态危机.地质历史时期曾发生过多次大规模火山活动所导致的极热事件，并伴随着生物大灭绝，这为当前全球变暖问题提供了历史借鉴.约2.52亿年前的二叠纪-三叠纪之交，发生了显生宙以来最大规模的生物灭绝事件，这一事件被广泛认为与大规模火山活动及其引发的环境变化密切相关.本文重点围绕近年来有关二叠纪-三叠纪之交火山活动的研究进展，总结了岩浆脱气组分及其排放规模，包括二氧化碳、甲烷、二氧化硫、卤素和重金属，归纳了岩浆脱气直接引发的全球变暖、海洋酸化、火山冬天、酸雨、臭氧层破坏和重金属毒化等环境效应，评估了这些环境变化对海洋和陆地生物灭绝的具体贡献，这些讨论可加深对火山活动和生物灭绝关系的综合理解.此外，本文将二叠纪-三叠纪之交的碳排放与现代工业碳排放进行了对比，发现现代碳排放速率和升温速率可能处于过去2.52亿年以来的最高值.
• Select
  晚二叠世全球海洋生态系统逐步坍塌与缺氧的可能联系

  何卫红, 吴攸攸, 张克信, 铃木纪毅, 肖异凡, 杨廷禄, 吴琛, 黄亚飞

  地球科学. 2025, 50(03): 983-999.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  一般认为二叠纪末生物大灭绝持续的时间为3～6万年.然而，越来越多的研究显示在生物灭绝高峰期到来之前存在着环境危机预警信号，但相关研究仍然较少.本文聚焦于大灭绝全过程，包括灭绝高峰期到来之前、灭绝高峰期以及大灭绝之后残存期生物与环境的变化，揭示海洋生态系统坍塌的过程.通过对全球30个海相剖面的化石和古环境记录综合研究，结果表明：（1）深水环境（包括远洋环境、深水陆架、深水盆地和台地边缘斜坡）生态系统衰退发生较早，浅水环境（包括浅水碳酸盐台地、礁和浅水陆架）生态系统衰退发生较晚；（2）浮游生态系统的衰退早于底栖生态系统的衰退.全球海洋生态系统衰退的这种时空差异与最小含氧带（OMZ）的形成及扩展，并导致缺氧有关.
• Select
  西秦岭地区二叠纪-三叠纪之交深海遗迹化石演化特征

  冯学谦, 陈中强, 赵来时, 黄元耕, 剡鹏兵

  地球科学. 2025, 50(03): 1000-1022.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  二叠纪-三叠纪之交大灭绝事件前后的海洋遗迹生态学研究程度很高，但大部分研究局限于浅海环境，大灭绝前后深海环境中的遗迹化石面貌及其变化特征还不清楚.本文系统描述了采自我国西秦岭地区3条深海剖面地层中的遗迹化石，共计18属.研究表明大灭绝前后深海环境中的遗迹化石属种多样性没有发生变化，但早三叠世出现了大量的雕画迹.进一步通过生态空间利用和生态系统工程定量分析方法发现大灭绝之后，深海环境中的造迹生物的生态空间利用能力和生态系统工程参数相比于灭绝前表现出显著的下降，深生态阶层更为显著.与硅质浅海临滨宜居带避难所不同，深海生态系统工程师对大灭绝之后生态系统复苏的反馈效应较弱.深海环境不利于浅海机会分子的殖居，可能并不是大灭绝之后的避难所.
• Select
  二叠纪末生物大灭绝后介形虫个体发育的差异响应

  袁爱华, 万俊雨, 赵奎, 马雪峰, 冯琴霜, 喻建新, 冯庆来

  地球科学. 2025, 50(03): 1023-1036.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  二叠纪-三叠纪之交发生了显生宙规模最大的生物灭绝事件，但介形虫仍有较为丰富的化石产出，为研究生物在灭绝与复苏过程中的适应性演化提供了重要载体.本研究以该时期浅海环境广泛分布的4个介形虫种为研究对象，对1 172个壳体大小进行了测量和数据分析，发现大灭绝事件后，介形虫的种群年龄结构、生长速率和体型大小均发生了一定程度的异常变化，但在不同相区、不同种和不同生长发育阶段之间的变化不尽相同，表明介形虫为应对大灭绝事件所采取的生存策略具有主动性、多样性和复杂性.
• Select
  晚三叠世诺利期极端温室期地质事件

  江海水, 陈龑

  地球科学. 2025, 50(03): 1037-1047.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  晚三叠世诺利期存在一个极端温室期，从中诺利期延续到晚诺利期早期，低纬度地区海水表层最高温度曾高达35°C，极高温期发生在牙形石Mockina bidentata带下部所代表的时限.诺利期极端温室期海洋和陆地上伴随着重要的生物演化事件，干湿气候的变化在不同地区表现并不完全一致.该时期发生了全球板块运动、火成岩省活动、火流星、地球化学指标显著变化等众多事件.这些事件的全球意义、潜在的因果关系以及在东特提斯的响应等亟需研究.我国发育有良好的诺利期地层序列，是东特提斯地区研究这一极端温室期气候变化与生物演化的理想区域.
• Select
  新元古代成冰纪雪球地球与化学风化作用

  陈欣阳, 李彪, 李超

  地球科学. 2025, 50(03): 1048-1065.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  新元古代成冰纪（约720～635 Ma）发生了两次全球范围的雪球地球事件（斯图特冰期和马里诺冰期），是地球生命系统和环境演化的重要转折期.越来越多的证据显示雪球地球时期的气候和海洋氧化还原状态存在显著的时空波动，然而这一特征背后的碳循环-海陆系统交互以及冰期气候波动的驱动机制还很不清楚.作为链接雪球地球发育、海洋化学和生物演化最为关键过程之一的大陆风化作用目前仍旧没有被有效刻画是其中的一个重要原因.本文综述了现有风化指标及其在成冰纪化学风化强度方面的研究现状，在此基础上，统计了全球28个成冰纪剖面（含钻孔）867件碎屑岩样品的主量元素数据，利用ln（Al₂O₃/Na₂O）这一高效风化指标定量重建了从拉伸纪晚期到埃迪卡拉纪早期全球平均化学风化强度的演化趋势，发现了多次化学风化的强弱波动，表明冰期的启动和结束均与化学风化作用息息相关.此外，马里诺冰期的平均风化强度显著高于斯图特冰期，可能暗示马里诺冰期存在一定程度的水循环.未来的研究应进一步推动多指标的综合应用，以加深对成冰纪化学风化机制的理解，为全球环境演化的探索提供更多深入的视角和证据支持.
• Select
  华北自生黏土矿物指示中元古代末期浅海氧化还原条件的时空差异性

  谢宝增, 汤冬杰, 刘亚婕, 杨欣囡, 柯竺彤, 孙龙飞, 李超, 王新强, 史晓颖

  地球科学. 2025, 50(03): 1066-1081.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为了重建中元古代末期冠群真核生物快速演化的环境背景，以华北4条剖面的长龙山组碎屑岩为研究对象，开展了沉积学和矿物学分析.结果表明，怀来剖面深-浅潮下带细-粗砂岩中的黏土矿物以鲕绿泥石为主，指示缺氧铁化的海水环境；而深潮下带粉砂质泥岩-泥质粉砂岩中以海绿石为主，反映次氧化的海水条件.门头沟剖面浅潮下带中-粗砂岩中的黏土矿物以鲕绿泥石为主，指示缺氧铁化的海水条件；蓟县和卢龙剖面深潮下带砂岩中的黏土矿物则以海绿石为主，表明次氧化的环境条件.这些结果揭示，长龙山组沉积期华北浅海的氧化还原条件存在显著的时空差异，增氧促进了龙凤山藻的出现，但氧化水体分布的时空不连续性限制了它们的持续演化与广泛分布.
• Select
  中元古代微生物硅循环促进浅海硅岩沉积

  史青, 史晓颖, Jiang Ganqing, 汤冬杰, 王新强

  地球科学. 2025, 50(03): 1082-1104.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为揭示中元古代浅海硅循环和硅岩形成机制，运用沉积学、矿物学、地球生物学和地球化学方法对华北～1.48 Ga雾迷山组硅岩开展了综合研究.结果表明，硅岩以微石英为主（～90%），含少量硅交代碳酸盐颗粒（～5%）和微量黄铁矿（～1%）；并具高Ge/Si摩尔比（～8.83μmol/mol）和正Eu异常（～1.41），表明其主要为原生沉淀硅，～94%的硅源自海水.硅岩中保存良好的微生物组构（菌丝、胞外聚合物（extracellular polymeric substances，简称EPS）、席碎片）和微小蓝细菌与有机矿物密切共生，表明微生物在诱发硅沉淀中有重要作用.粘硅EPS和有机硅复合体降解释放硅可增加局部溶解硅浓度，改变沉积浅层和孔隙水化学条件，促进硅沉淀.微小蓝细菌和其他可聚硅微生物在浅海的繁盛对中元古代硅循环有重要影响，并促进了浅海环境的硅岩沉积.
• Select
  古DNA研究在地球生物学领域的应用

  盛桂莲, 陶华林, 宋世文, 袁俊霞, 赖旭龙

  地球科学. 2025, 50(03): 1105-1121.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  在地球生物学诸多分支学科中，分子古生物学融合了多学科理论和方法，在探讨地质历史时期生物的形成与演化及生物与环境的相互作用等问题时发挥了重要作用.古DNA是分子古生物研究的主要载体之一，能反映个体之间的遗传差异，为生物系统发生学、谱系地理学提供不可替代的、来自古代生物的实时遗传信息.部分灭绝物种或种群遗留在现生种群中的遗传成分，不仅反映了古代生物类群之间的基因交流历史，也为现生亲缘类群的生物保护提供借鉴.近些年来，随着古DNA提取和富集技术的进步，不依赖于生物实体遗存的沉积物古DNA成为后来居上的研究方向，在古生态系统重建及生物在气候环境变化背景下的生态适应等研究中凸显其重要性.本文重点解读了古DNA在生物系统发生学、生物谱系地理学、保护生物学及第四纪古环境古气候重建等地球生物学领域的典型应用实例及其重要意义，并对古DNA及古基因组在地球生物学领域的应用前景进行了展望.
• Select
  牙形石生物磷灰石地球化学研究进展

  张磊, 赵赫, 吕政艺, 王向东

  地球科学. 2025, 50(03): 1122-1141.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  牙形石作为一类已灭绝的但分类地位不明的海洋脊索动物的口部摄食器官，是一种由碳氟磷灰石组成的磷酸盐质微体化石（大小一般约0.5 mm，最大可达3 mm），对成岩蚀变具有较强的抵抗能力，有利于保存原始海水信息，它的元素和同位素组成被认为是可靠的古海洋化学记录载体.以稀土元素和氧、锶、钙同位素体系为代表的牙形石地球化学研究在揭示古海洋氧化还原状态、古海洋酸碱程度、海水表层温度、大陆风化作用和古气候等方面发挥了关键作用.一直以来，相关学者不仅聚焦于牙形石地球化学研究在古环境-古气候领域的应用，也不断深入探究牙形石微观结构，尤其是多种元素及同位素信息的准确提取、评价和筛选，目的是进一步完善牙形石地球化学研究方法并准确应用.本文综述了牙形石形貌、结构和古生态特征，在此基础上总结了牙形石稀土元素以及氧、锶、钙同位素地球化学研究进展，以期为牙形石地球化学发展及其在古环境-古气候研究中的应用提供参考和启发.
• Select
  地球生物学视角下的富锰沉积形成过程：原理、证据与模式

  余文超, Márta Polgári, 周琦, 杜远生, 龚银, 杨名宇, 魏巍, 刘志臣, 许灵通, 甄鑫, 周高

  地球科学. 2025, 50(03): 1142-1161.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  锰是地球系统中重要的过渡金属元素，其地球化学行为主要受到生物与环境的协同控制.沉积/成岩环境中，氧化还原条件与pH值对于锰的沉积-富集过程最为重要.在地质历史时期，大规模锰矿沉积的形成被认为与地球表层系统的氧化过程相关.锰矿的基础研究意义及重要经济属性则促使相关研究者尤为关注锰元素地球化学循环与锰矿成矿机制之间的联系.近年来，随着锰元素的地球生物学富集机制与循环过程相关研究的深入，研究者们逐渐认识到微生物活动在促进沉积物中锰质富集起到了关键控制作用.通过研究现代代表性沉积环境中所形成的富锰沉积物，明确了微生物作用与沉积环境效应共同控制了锰元素在沉积物中的富集过程.但是此前对于深时锰矿床中的地球生物学相关研究较为分散，对研究方法与成矿机制的综述工作尚存不足.本文通过检视世界范围内当前沉积型锰矿床中微生物成矿作用相关研究案例与研究进展，从中抽提出4个重要分析技术模块：（1）显微观察模块；（2）光谱分析模块；（3）同位素信号模块与（4）综合分析模块.以上4个技术模块的使用可有效识别出微生物成矿相关证据.当前锰矿床内微生物成矿作用相关证据包括：微生物成因显微结构与构造、广泛发育的生物成因自生矿物、具有显著生物信号的碳-硫及其他稳定同位素特征、与微生物活动有关的元素或组分富集现象及生物标志物等有机地球化学信号等.综合沉积型锰矿床在地球生物学视角下的成矿过程，可总结出微生物参与下的锰矿两阶段成矿机制，包括第1阶段的氧化富集阶段与第2阶段的还原保存阶段.锰氧化微生物有可能与铁氧化微生物及光合作用微生物共同构成了复杂的微生物席体系.
• Select
  青藏中-南部特提斯洋板块地层分布与演化

  张克信, 宋博文, 何卫红, 骆满生, 寇晓虎, 徐亚东, 王嘉轩, 王盛栋, 王丽君, 柯学, 任飞, 陈奋宁, 陈锐明

  地球科学. 2025, 50(03): 1162-1200.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  青藏高原造山域经历了原特提斯、古特提斯和新特提斯洋的形成、分布与多期次洋-陆转化，是铜、金、铌、钽等多金属成矿有利区.在整个显生宙特提斯洋的形成-消亡演化历程中，形成了各演化阶段独特的洋板块地层（oceanic plate stratigraphy，简称OPS）.重建青藏高原造山域各演化阶段各构造-地层区划单元的OPS序列，以及划分对比格架，是造山域多金属矿产勘查和重大工程建设的重要基柱.本文系统梳理分析了青藏高原各时代约130多个出露点的蛇绿混杂岩等洋壳残迹的物质组成、256个蛇绿岩等洋壳残块的测年数据，以及相伴的硅质岩放射虫化石，依据构造环境和时代分布，区划出3个OPS构造-地层大区和9个区，分别是巴颜喀拉-三江、龙木错-双湖-班公湖-怒江-昌宁-孟连和冈底斯-雅鲁藏布大区.巴颜喀拉-三江大区含西金乌兰、甘孜-理塘、金沙江和哀牢山4个区；龙木错-双湖-班公湖-怒江-昌宁-孟连大区含龙木错-双湖、班公湖-怒江和昌宁-孟连3个区；冈底斯-雅鲁藏布大区含狮泉河-嘉黎和雅鲁藏布2个区.按3大区和9区识别出对接带型和叠接带型两大类OPS和洋脊、洋岛-海山、洋内弧、远洋和海沟沉积建造5个OPS亚类.依据同位素测年、古生物化石序列划分与对比，构建了青藏高原造山域首个显生宙OPS地层格架和时空演化模式，并对青藏高原特提斯演化模式进行了讨论.
• Select
  矿物-微生物相互作用研究的新利器：三维原子探针（APT）

  方谦, 杨僚, 仇鑫程, 杨浩, 洪汉烈, 陈中强

  地球科学. 2025, 50(03): 1201-1219.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  矿物-微生物相互作用是地球系统中最为活跃的地质动力之一，对地球演化过程具有深远的影响，也是矿物学和地质微生物学领域最重要的交叉研究方向之一.要全面正确理解微生物与矿物之间的相互作用，重点之一在于揭示超微尺度下微生物如何影响矿物表面结构和物质组成的变化.尽管近年来矿物-微生物相互作用的研究取得了显著进展，但由于该相互作用涉及更小尺度的微观过程，在纳米甚至亚纳米尺度同时表征矿物结构、化学成分和微生物残存印记等方面仍面临巨大挑战，因此许多原理性和机制性问题依然亟待解决.近年来新兴的三维原子探针（APT）技术突破了这一分析极限，可在亚纳米（近原子）尺度实现对几乎所有元素/同位素同时成像与定量分析（检测限为10-6），可为重建矿物-微生物相互作用过程提供近原子尺度、高灵敏度分析.APT最初是在材料科学领域发展并得到广泛应用，近年来该技术在地球科学领域受到日益增多的关注.本文概述了APT的原理、发展和样品制备等基本内容，介绍了生物矿化的概念及相关研究，并重点讨论了APT技术在微生物矿化、地质微生物的残存信号识别、生物材料等矿物-微生物相互作用领域的重要应用.最后，客观总结了当前APT技术在矿物-微生物相互作用研究中的局限性和面临的问题，并展望这种超级原位微区分析技术在矿物-微生物研究领域的未来发展方向.
• Select
  纳米离子探针分析技术在地质微生物学和生物沉积学研究中的应用与展望

  仇鑫程, 杨浩, 郑子杰, 方谦, 陈中强

  地球科学. 2025, 50(03): 1220-1233.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  纳米离子探针（NanoSIMS）技术具有高空间分辨率和高化学灵敏度的特点，是目前国际上最先进的原位微区分析手段之一.它能在纳米尺度上进行元素和同位素分布的原位分析，为揭示微生物与环境的相互作用提供了革命性技术；因此在地质微生物学和生物沉积学研究中展现出重要应用潜力甚至在某些方向的研究中不可或缺.本文在介绍NanoSIMS的工作原理基础上，综述了NanoSIMS技术在地质微生物学领域最前沿的重要应用，重点解剖其在现代微生物群落功能研究、深时碳酸盐矿物沉淀、生物地球化学循环、地球早期生命信号的识别以及地外生命探索等方面的应用实例.总之，NanoSIMS技术的发展与应用推动了地质微生物学研究迈向更高空间分辨率的微观世界，为探索地球生命起源和地外星球宜居性提供了前所未有的机遇.同时，本文论述了NanoSIMS在样品制备、信噪比、定量分析等方面的挑战，并展望了该技术优化方向，如技术升级、多技术联用和算法改进等，希望为多学科原位微区分析提供重要技术支撑，并进一步推动地质微生物学和生物沉积学及相关交叉学科的发展.
• Select
  北山地区中口子盆地下白垩统赤金堡组孢粉组合及其意义

  任文秀, 胡斌, 唐德亮, 吴靖宇, 孙柏年

  地球科学. 2025, 50(03): 1234-1249.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  孢粉化石在确定地层时代和恢复古气候方面都具有重要指示意义.本文首次对北山地区中口子盆地下白垩统赤金堡组中段的孢粉化石进行了细致的分析，共获得孢粉56属84种，其中蕨类植物孢子含量为29.3%，裸子植物花粉含量为62.6%，被子植物花粉含量为8.1%.依据具有时代意义孢粉分子，将赤金堡组中段的地质时代厘定为早白垩世中期Hauterivian-Aptian.并划分出3个孢粉组合，底部为Ephedripites-Pterisisporites-Retitricolpites组合，中部为Classopollis-Cicatricosisporites-Tricolpites组合，上部为Triporoletes-Laricoidites组合.3个孢粉组合带从老到新分别代表南亚热带半干半湿的针叶林、灌草丛到亚热带半干旱的针叶林、灌木丛再到北亚热带半湿润针叶林植被类型，气候呈现先变干热后变湿热的特征.
• Select
  U同位素在重建古海洋氧化还原环境中的应用

  朱紫光, 侯佳凯, 朱光有, 李茜, 厉梦琪

  地球科学. 2025, 50(03): 1250-1262.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  U同位素载体在沉积和成岩过程中均会发生显著的分馏，导致人们对古海洋氧化还原环境的误判.本文系统梳理了U同位素的分馏机制，逐一阐述了其在碳酸盐岩、黑色页岩和铁锰结壳的沉积和成岩过程中的分馏行为，并提出了理想载体的特征及消除沉积成岩效应的技术手段.总体而言，U同位素分馏机制丰富多样，分馏程度受反应速率、电子通量和环境离子强度等多种因素影响.碳酸盐岩和黑色页岩的沉积与成岩作用通常导致同位素组成偏重，而铁锰结壳则会出现相反方向的分馏，分馏程度受沉积环境和岩性组成的控制.实际应用中应选择成岩程度较低、以文石为主的海相碳酸盐岩，并采用离子交换色谱等技术手段，精确表征古海洋氧化还原环境.
• Select
  栾川钼多金属矿集区斑岩-矽卡岩矿床中富钴硫化物的发现及其意义

  欧阳荷根, 邢波, 张荣臻, 李肖龙, 张永乐

  地球科学. 2025, 50(03): 1263-1272.

  摘要 ( )   可视化   收藏

  <正>钴作为一种战略性关键金属，在新能源汽车、电池材料、医疗器械、超级合金等诸多领域都有着广泛应用.当下，我国钴资源极为匮乏，对外依存度高达97%.随着新兴产业的迅速崛起，未来钴资源的供应缺口必然持续拉大，钴已然成为我国极具战略性的稀缺金属资源.尽管我国矿企已在中非铜矿带钴资源成矿条件优越的区域进行了布局，但在当前国际形势风云变幻的大背景下，所面临的政治、经济、法律以及社会文化等方面的不确定性极高.