E-O轉(zhuǎn)折是新生代最劇烈的氣候轉(zhuǎn)型事件之一，該事件表現(xiàn)為全球性大降溫，使得地球由“溫室”進(jìn)入“冰室”，造成全球生態(tài)系統(tǒng)的巨大轉(zhuǎn)變。因此與E-O轉(zhuǎn)折相關(guān)的生物演化事件備受關(guān)注。今天的內(nèi)陸亞洲分布有大面積的溫帶草原和溫帶荒漠，干旱問(wèn)題不僅是制約當(dāng)今區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，也是影響始新世-漸新世之交動(dòng)植物演化的重要外力因素。因此，其干旱化起始時(shí)間和原因同樣受到地質(zhì)古生物學(xué)界的關(guān)注。

目前，與E-O轉(zhuǎn)折相關(guān)的動(dòng)物群轉(zhuǎn)換在歐洲、北美及亞洲內(nèi)陸的表現(xiàn)并不一致，在歐洲稱之為“大間斷”，在亞洲則稱之為“蒙古重建”?！懊晒胖亟ā敝饕甘夹率酪灾械却笮〉钠嫣泐悶橹鞯膭?dòng)物群被漸新世嚙齒類-兔形類為主的動(dòng)物群所替代的動(dòng)物群轉(zhuǎn)換事件。以往的研究認(rèn)為亞洲動(dòng)植物群轉(zhuǎn)換與E-O轉(zhuǎn)折是同步變化的，但也有研究認(rèn)為，全球植被在E-O轉(zhuǎn)折期間的轉(zhuǎn)變并不是均一而同步的。這些觀點(diǎn)的不同，主要是由于相關(guān)環(huán)境與生物演化事件缺乏精確的年代地層控制，難以得出可靠的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，動(dòng)物群轉(zhuǎn)換與E-O轉(zhuǎn)折是否同步發(fā)生，需要更加精確的時(shí)間標(biāo)尺對(duì)這些事件進(jìn)行約束。

近日，《地球與行星科學(xué)通訊》(Earth and Planetary Science Letters)在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員張兆群領(lǐng)導(dǎo)的中芬合作團(tuán)隊(duì)完成的關(guān)于內(nèi)蒙古烏蘭塔塔爾古地磁及相關(guān)生物環(huán)境協(xié)同演化關(guān)系的研究成果。結(jié)果表明烏蘭塔塔爾地區(qū)紅層是一段跨越始新世-漸新世界線的較長(zhǎng)且連續(xù)的沉積序列(35Ma-27Ma)，烏蘭塔塔爾剖面廣泛分布的風(fēng)塵沉積表明亞洲干旱化的起始時(shí)間早于E-O界線，新的克克阿木動(dòng)物群時(shí)代(34.8Ma)表明“蒙古重建”這一新生代重大的動(dòng)物群轉(zhuǎn)換事件也早于E-O界線，進(jìn)一步表明動(dòng)物群轉(zhuǎn)換與始新世-漸新世轉(zhuǎn)折(E-O轉(zhuǎn)折)并不同步，動(dòng)物群的變化是逐步而非突然的。

烏蘭塔塔爾化石點(diǎn)位于內(nèi)蒙古阿拉善左旗、賀蘭山西側(cè)。上世紀(jì)八、九十年代黃學(xué)詩(shī)、王伴月等人對(duì)該地區(qū)化石及地層做了很好的開拓性研究。從2009年開始，課題組重新對(duì)該地區(qū)展開系統(tǒng)的野外調(diào)查和發(fā)掘工作，過(guò)去的10年收獲了大量化石標(biāo)本，為相關(guān)的生物演化及綜合地層學(xué)研究提供了充分的保障。

為解決以上問(wèn)題，課題組利用內(nèi)蒙古烏蘭塔塔爾長(zhǎng)且連續(xù)的第三紀(jì)中期紅層沉積及豐富的化石，進(jìn)行了巖石地層、生物地層及磁性地層學(xué)的綜合研究。

研究人員建立了首個(gè)烏蘭塔塔爾古地磁年代框架，為動(dòng)物群轉(zhuǎn)換、代表干旱化的風(fēng)塵沉積的出現(xiàn)提供了相對(duì)精確的年代約束。結(jié)果表明：所研究的剖面連接起來(lái)從晚始新世一直延續(xù)到晚漸新世，年代范圍為35Ma-27Ma，跨越E-O界線。其中克克阿木剖面為35Ma-32.5Ma，其最底部化石層(KM01) 為34.8Ma，早于蒙古國(guó)湖谷地區(qū)(Valley of Lakes) Biozone A；上井剖面為32.5Ma-31Ma；烏蘭塔塔爾主剖面為31Ma-27Ma。

巖石學(xué)分析表明，巖石主體呈塊狀結(jié)構(gòu)、粉砂級(jí)粒度及呈雙峰形態(tài)的粒度分布都非常類似典型的風(fēng)成黃土和紅黏土，使研究人員不得不考慮烏蘭塔塔爾的沉積物源可能主要是風(fēng)塵堆積。如果這一推斷是正確的，那么烏蘭塔塔爾的風(fēng)塵沉積一直可以追溯到克克阿木剖面底部（34.8Ma），早于E-O界線，進(jìn)一步暗示亞洲地區(qū)的干旱化可能早在始新世就開始了。

克克阿木動(dòng)物群主要由嚙齒類構(gòu)成，之前的研究認(rèn)為該動(dòng)物群時(shí)代為早漸新世最早期，是“蒙古重建”后的代表性動(dòng)物群。新的研究表明，該動(dòng)物群時(shí)代為34.8Ma，早于E-O界線，說(shuō)明“蒙古重建”這一新生代重大的動(dòng)物群轉(zhuǎn)換事件也早于E-O界線，進(jìn)一步表明動(dòng)物群轉(zhuǎn)換與始新世-漸新世轉(zhuǎn)折(E-O轉(zhuǎn)折)并不同步。E-O轉(zhuǎn)折期間缺乏明顯的動(dòng)物群變化說(shuō)明動(dòng)物群的變化是逐步而非突然的。

張兆群與芬蘭赫爾辛基大學(xué)博士Anu Kaakinen為論文共同通訊作者，論文第一作者是赫爾辛基大學(xué)博士研究生Joonas Wasiljeff。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、古生物化石發(fā)掘與修理專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)、Waldemar von Frenckell基金和芬蘭科學(xué)院等的支持。

論文鏈接

圖1 烏蘭塔塔爾地理位置及各剖面位置 (供圖 張兆群)

    圖2 A)克克阿木剖面近照；B)烏蘭塔塔爾似黃土沉積與大地灣黃土(Liu et al., 2018)及靜樂(lè)紅黏土(Shang et al., 2016)的質(zhì)地對(duì)比；C)克克阿木亞剖面5遠(yuǎn)眺；D)烏蘭塔塔爾與西峰黃土(Sun et al., 2002)及西安紅黏土(Lu et al., 2001)的粒度分布對(duì)比。(供圖 張兆群)

圖3 克克阿木剖面最底部化石點(diǎn)KM01的部分標(biāo)本的電鏡照片 (供圖 張兆群)

圖4 烏蘭塔塔爾各剖面極性帶與國(guó)際地質(zhì)年表GTS2004的對(duì)比 (供圖 張兆群)

圖5 基于巖石地層、古地磁及生物地層學(xué)數(shù)據(jù)，建立的平均沉積速率下的年代-深度模型。(供圖 張兆群)

來(lái)源： 古脊椎動(dòng)物與古人類研究所