科学研究

赵汉卿:华北在寒武纪东、西方两大生物地理区生物交流中担纲的角色【Geology,2021】
2021-03-29 阅读:3799

根据特征三叶虫化石的古地理分布, 寒武纪早期全球可以划分为东、西方两大生物地理区。其中, 东区以东冈瓦纳大陆为主, 特征三叶虫化石为莱德利基虫类(redlichiids, 而西区主要包含劳伦、波罗的等大陆, 以分布小油栉虫类(olenellids)三叶虫为特征。上述生物地理分区的产生, 有部分原因被解释为是寒武纪早期(~520 Ma)冈瓦纳和劳伦大陆分离形成古大西洋(Iapetus Ocean)的结果。然而, 随着古大西洋盆地的扩张, 在寒武纪中、晚期, 生物地理分区的界线却逐渐模糊。对于两大生物地理区的生物是在什么时间、通过怎样的方式进行交流的, 仍然是早期生物演化和生物古地理学研究中的未解谜题。

以往的生物古地理研究基于莱德利基虫类和小壳化石等证据, 认为华北板块与东冈瓦纳大陆在寒武纪早期具有较强的亲缘关系。而最近的古生物学研究在华北寒武系地层中发现了SidneyiaCambroraster等典型的布尔吉斯页岩型化石, 是这两种节肢动物化石在劳伦以外大陆的首次发现。这表明在寒武纪中期, 华北板块可能与劳伦大陆也存在生物古地理方面的关联性。

针对上述生物古地理问题, 我校地球科学与资源学院博士研究生赵汉卿在“深时生命与环境协同演化”求真研究群体张世红教授的指导下,通过对华北寒武系徐庄组地层开展系统的古地磁研究, 使该问题的解决取得了新的突破性进展。研究得到以下创新性认识:

(1)在苏北和鲁西两地区寒武系乌溜阶(~505 Ma)徐庄组地层中获得了新的古地磁数据, 通过与前人在华北其它多个地区报道的徐庄组结果进行综合, 计算出华北~505 Ma时期的可靠古地磁极(31.8 °S, 140.4 °E, A95 = 5.3°)。该古地磁结果表明, 在寒武纪中期华北板块应该位于北纬20°附近。

(2)综合分析古生物学和大地构造学等方面的证据表明, 在寒武纪中期华北板块可能处于古太平洋内, 并位于劳伦和东冈瓦纳大陆之间。最晚自~520 Ma开始, 在古太平洋边缘出现了大量的岩浆弧, 并形成一系列的构造古地理群岛。在低纬度西向洋流的作用下, 华北连同这些环太平洋群岛, 可能大大促进了寒武纪中、晚期东、西方两大生物地理区的生物交流。


1 寒武纪中期(~505 Ma)全球古地理重建图

突出显示华北在寒武纪中–晚期东、西方两大生物地理区的生物交流中, 担当了重要的桥梁纽带作用

 

上述研究成果发表在《Geology》上:Zhao, H., Zhang, S., Zhu, M., Ding, J., Li, H., Yang, T., Wu, H., 2020, Paleomagnetic insights into the Cambrian biogeographic conundrum: Did the North China craton link Laurentia and East Gondwana? Geology , v. 49, p. 372–376, https://doi.org/10.1130/G47932.1