我国科研团队提出6.35亿年前“雪球地球”新模型

• 2023-04-05 21:08:33 来源：科技日报

科技日报记者 吴纯新 通讯员 孙彦钦 赵婧萱

5日，记者从中国地质大学（武汉）获悉，该校童金南教授团队的研究成果《马里诺雪球地球晚期中纬度存在海洋真核藻类的宜居环境》，日前在线发表于《自然·通讯》。该研究进展为认识和理解“雪球地球”时期生物如何生存和演化这一关键科学问题提供新的认识。

【资料图】

论文第一作者和通讯作者，该校生物地质与环境地质国家重点实验室宋虎跃研究员介绍，距今6亿年到7亿年以前，地球发生过两次极为漫长、严重的冰冻事件，即新元古代的斯图特冰期和马里诺冰期。两次事件中，地球表层冰盖迅速扩张至低纬度赤道地区，形成了全球冰封的局面，该状态持续数千万年之久，是地质历史上最严重的冰室气候事件， 这就是“雪球地球”时期。

新元古代的“雪球地球”事件对早期生命演化起着关键性作用，伴随“雪球地球”的消亡，海洋快速增氧，早期动物开始出现。

当前，国际学者对“雪球地球”的模式和成因仍存在很大争议，主要存在两种主流学术观点：一种观点认为“雪球地球”时期全球冰封，在低纬度冰盖表层可能存在冰锥或冰洞；另外一种观点认为，“雪球地球”并非全球冰封，气候模拟结果显示低纬度赤道地区存在开放水域。

然而，这两种假说都不能很好地解释“雪球地球”时期，生物如何生存和演化的关键科学问题。

早在2015年，童金南教授团队的叶琴博士在《地质学》杂志上报道了产自华南神农架地区宋洛剖面南沱组（6.35亿年前，马里诺冰期时期）黑色页岩地层中的宏体碳质压膜化石，其中部分被解释为底栖宏体藻类，被称为“宋洛生物群”，填补了成冰纪雪球地球时期宏体古生物化石空白。

但是“宋洛生物群”的古海洋环境背景如何？在“雪球地球”中如何为生物提供宜居场所？这类科学问题尚未解决。

为此，宋虎跃联合国内外相关学者，对湖北省神农架地区“宋洛生物群”产出层位（黑色页岩层）和相邻的冰碛岩层位，开展系统的碳同位素、氮同位素、铁组分沉积地球化学研究，旨在揭示同时期的古环境特征。铁组分数据显示，当时的底层水体为缺氧环境，全岩和干酪根氮同位素结果显示海洋中存在完整的有氧氮生物地球化学循环过程，指示表层海水为有氧环境。

与前人的研究结果不同，黑色页岩层位较高的有机碳含量和有机碳同位素组成指示相对较高的初级生产力水平。依据相关研究恢复的成冰纪全球古地理图，“宋洛生物群”所在的宋洛剖面位于北半球中纬度地区（北纬30到40度之间）。

综合古生物化石和地球化学证据，上述研究对此前的“雪球地球”模型进行修订，提出了一个中—低纬度地区同时存在开阔海水环境的新模型，扩张的有氧开阔水域为成冰纪需氧底栖宏体藻类的演化提供了宜居环境。

（中国地质大学（武汉）供图）

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