4.38亿年前长江流域是啥模样?古鱼化石研究为古海洋“扬子海”

盔甲鱼类的系统发育关系与地史分布图。 山显任供图

中新网北京7月28日电(记者孙自法)4.38亿年前,中国长江流域是什么样子?中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)早期脊椎动物科研团队最新研究给出一个“沧海桑田”的答案:他们通过对一系列古鱼类化石开展深入研究,结果再次印证,早在4.38亿年前的志留纪早期,以中国长江流域为主的华南板块曾是一片广阔的海洋,该远古海洋被称为“扬子海”。

中科院古脊椎所早期脊椎动物研究团队的这项基于在全国范围志留系浅海红层中长达20年野外考察的重要科研成果,由中科院古脊椎所盖志琨、赵文金研究员联合指导该所硕士研究生山显任等共同完成,并获众多科研同行帮助,近日以封面文章形式在地层学专业期刊《地层学杂志》上发表。

扬子海及古鱼化石产地分布(山显任/古地理图,纵瑞文/湖北武汉生态复原图,其他生态复原图杨定华绘)。 中科院古脊椎所供图

论文通讯作者盖志琨研究员说,近10多年来,他带领野外团队跑遍苏、皖、浙、鄂、赣、湘、渝、黔、川、新、藏等省(直辖市、自治区)近50个县(市)的志留纪早期浅海红层,最终在江苏南京、浙江长兴、安徽宁国和巢湖、江西九江、湖北武汉、湖南张家界、重庆秀山、新疆塔里木等地区的志留纪早期海相红层中发现大量的早期鱼类化石材料,从而为这些地区志留系海相红层的对比提供了重要的古鱼类化石证据。

这些古鱼类化石的最新研究再次证实,早在4.38亿年前的志留纪早期,以中国长江流域为主的华南板块曾是一片广阔的海洋,被称为“扬子海”。该海域又被进一步分为上、下扬子海,两者通过一狭长的水道相连,而今天远在4000公里之外的塔里木盆地也不在现在的位置,而是与中国的华南板块相连,因此两地的古鱼类面貌非常的相似。

湘西北溶溪组鱼类化石代表(盖志琨摄、杨定华绘)。 中科院古脊椎所供图

志留纪醒目海相红层的对比之谜

论文第一作者山显任介绍说,志留纪时期,中国华南板块和塔里木板块上沉积形成了一系列独特的浅海相红层,主要是一套以紫红色间夹黄、灰绿色为主的细碎屑岩。红层沉积主要形成于近岸浅水地带,古陆的存在是红层形成最重要的古地理背景条件。河流携带的大量含赤铁矿的细碎屑物堆积在近岸海底上,如果当时恰好处在海平面下降的海退阶段,海水则会呈现强氧化状态,在成岩过程中非常有利于赤铁矿在沉积物中的保存,最终形成标志性的海相红层。因其颜色醒目,很容易在野外进行鉴定和识别。

论文作者赵文金研究员指出,中国志留系海相红层的发育与其所处的古地理位置密切相关。靠近古陆者,接受的物源较充足,红层也较厚;而远离古陆者,接受的物源较少,红层相对较薄且侧向连续性较差。因此红层的分布一直是重建志留纪时期古海岸线的重要依据。迄今在中国整个志留纪时期内已识别出三套浅海红层,其沉积时间分别约为距今4.38亿年、4.35亿年和4.25亿年,根据各自所处的地层位置分别被称为“下红层”“上红层”和“罗德洛统红层”。这些以碎屑岩为主的浅海红层中大多缺失笔石、牙形类等志留纪标准化石,导致不同学者在一些地区红层的划分对比和时代问题上分歧很大,至今仍未达成共识。因此,亟待其他门类化石来确定红层的时代归属和进行广泛的区域地层对比。

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