geology|《Geology》2020年第9期论文导读（上）撞击坑|微生物|金伯利

01
团簇同位素与U-Pb方法记录灰岩中的古代热液流体活动
地质温度计通常用于重建岩石的成岩作用历史和热历史。由于必须通过分析在流体循环过程中沉淀并填充晶体间空间的微观胶结物来间接评估古流体特征，因此恢复古流体流动的时间、起源和温度仍具有很大的挑战性。本研究中的研究者同时测量了法国巴黎盆地沉积区中单个成岩方解石块的团聚同位素（Δ47）温度和原位U-Pb年龄，其热历史先前被推断为

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图3：法国东部巴黎盆地中侏罗纪和晚侏罗世石灰岩和泥灰岩的热历史。圆圈代表了本文测得的团聚同位素（Δ47）温度和原位U-Pb年龄，两组热梯度值分别对应于10°C和15°C的表面温度。
（译者佚名）
02
来自巴西潘塔纳尔盐湖的微生物诱导的假痕迹：埃迪卡拉简单遗迹及其范围的新解释

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虽然缺乏后生动物的存在，但是巴西西部潘塔纳尔湿地的咸水湖里类似动物遗迹的结构却很普遍。潘塔纳尔咸水湖是一个生态学极端的环境，排除了复杂生命体，仅仅容许极端微生物生存。直接观察表明，这些结构是假遗迹，是由浅底微生物席碎片的浮筏与底物相互作用而产生的沟槽痕迹。风力/波浪方向和强度的变化会导致这些假遗迹的大小和形态都各不一样。最常见的假遗迹是简单并轻微弯曲的狭窄沟槽（类型1），而其他的是笔直的、现在隆起的侧脊（类型2）。这两种假遗迹在横切面上都呈V型。类型3包括长而弯曲的浅槽，显示内部新月形层压充填和U形截面。这些假遗迹和被解释成动物遗迹的埃迪卡拉结构的相似度足以提醒要在分析时保持谨慎。为了区分不同微生物诱导的假遗迹而提出了一系列标准。埃迪卡拉结构的分析需要逐个进行，要考虑到结构的形态、方位、保存方式、沉积环境以及是否存在微生物席。

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图1.潘塔纳尔（巴西西部）咸水湖和假遗迹。（A）湖岸线显示风浪的影响范围。（B）微生物垫局部覆盖基材。下部的鲜绿色物质是分离的微生物筏。（C）简单笔直的凹槽，带有侧面凸起的凸角（类型1）。（D）2型凹槽，具有良好保留的线性和平行腐蚀痕迹。（E）由于风向变化而产生的1型和2型弯曲槽。（F）轻微弯曲的3型凹槽，在与颗粒运动相反的方向上呈现月牙形图案。 B ， C和D中的白色和黑色比例尺长5厘米。 E和F中的刀长20厘米。
（译者：南京大学地球科学与工程学院古生物学与地层学在读博士研究生申博恒）
03
由海洋蓝藻进行生物介导的硅化作用及其对元古代化石记录的影响
近日，麻省理工大学等机构的研究人员通过埋藏学实验，研究由海洋蓝藻主导的硅化作用机制，并分析其对元古代化石记录产生的影响。
硅化作用是元古代潮缘地区发生的主要化石化作用，但在这些环境中，海水二氧化硅浓聚现象以及驱动微生物硅化作用和早期成岩燧石形成的化学和生物机制仍未得到很好的研究。在本项研究中，研究者通过进行埋藏学实验证明：具有光合作用活性的氰细菌（在形态上类似于最古老的蓝藻化石——曙内生细菌）主导了二氧化硅欠饱和状态下海水中富镁无定形二氧化硅的形成。结果表明，在元古代潮缘环境中的微生物可能在较低的二氧化硅浓度下介导了自己的硅化作用。

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图1. 蓝藻生物膜连续培养试验1 天（A）和30 天（B）后的扫描电镜图像及相应的能量色散x射线光谱。
（译者：天津师范大学地理与环境科学学院地理科学专业本科生廖辞霏）
04
格陵兰西北部海瓦瑟撞击事件对更新世有机质的改造
丹麦和格陵兰地质调查局的Adam A.Garde及其合作者对2018年新发现的海瓦瑟撞击坑坑缘位置经历了变质作用的有机质制约了此撞击坑年龄的上限，发表于《Geology》上。
2018年研究者在格陵兰岛西北部的冰盖下发现了一个直径约31公里的撞击坑，并命名为海瓦瑟（Hiawatha）撞击坑，但是该撞击坑的形成年龄仍不清楚。本文通过对海瓦瑟冰川冰缘的冰水沉积物中发现的有机质的热变质程度、来源以及年龄的研究约束此撞击坑的年龄上限。冰川砂中的击变熔融玻璃以及微碎屑中的受冲击变质的颗粒中含大量呈分散状存在的有机碳，并且坑缘的冲积平原发现有大量砾石尺寸的碳屑。并且这些有机物缺乏热敏性以及生物大分子原烃。在砂样附近采集的卵石大小的褐煤块主要源自松树或云杉等针叶树，并且膨胀的软木细胞和干燥裂缝表明由快速的温度变化导致的膨胀和收缩。松树和云杉如今已从格陵兰北部灭绝，但在加拿大北极群岛的上新世晚期沉积物和格陵兰北部东部Kap K benhavn的早更新世沉积物中发现过。这些经历了热降解有机物约束此撞击坑的年龄上限为更新世，这也证明海瓦瑟撞击坑是地球上已知最年轻的大型撞击结构。

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图1. （A）海瓦瑟撞击坑及Kap K benhavn的地理位置；（B）海瓦瑟撞击坑及周边地区的岩面地形图以及采样点位置。

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图2. 格陵兰岛西北部海瓦瑟冰川前部的木炭和褐煤样品。（A）砾石大小的炭粒，具有空泡状、原细胞壁结构和高反射率；（B）褐煤块；（C）部分变质的针叶树残余物，具有螺旋状细胞壁和一年生春夏生长轮；（D）针叶树软木的膨大区域，其中的细胞含有许多不同大小的圆形空隙，这些空腔是以前的气泡形成的；（E）褐煤中的分叉和锥形收缩裂缝；（F）裸子植物木材和含镜质体碎片的木材碎片的径向纵剖面。
（译者：小爪爪）
05
加拿大阿尔伯塔省北部地震构造和晚白垩纪金伯利岩岩浆作用的协调研究
加拿大阿尔伯塔省北部的晚白垩纪金伯利岩侵入古元古代地壳，提供了一个能发现钻石的非常规环境。本文用多学科方法研究了金伯利岩岩浆作用的起源。一项新的远震调查揭示了一条低速（ 1%）带，连接了伯奇山脉和金伯利岩山脉下面两个深埋（>200km）的似圆柱形异常。包含金伯利岩山脉侵入的新铀铅同位素定年为90.3±2.6 Ma百万年的放射性数据表明，金伯利岩岩浆作用中存在东北向的年龄进展，这与受全球板块重建约束的北美（局部）板块运动速率一致。综上所述，这些观测结果说明金伯利岩熔体来源于深部稳定（相对于下地幔）的地区。地幔热柱和俯冲板块相互竞争，满足了运动学约束，并解释了超深金刚石的剥露。由于最古老的金伯利岩（约9000万年）和热柱事件（约1.1亿年）之间的明显年代差，地幔热柱假说不太能成立。另一种可能是，由于冷凝板块的热扰动，地幔过渡带内的含水相（如尖晶橄榄石）减压，促进了岩浆的生成。三维岩石圈结构在很大程度上控制了晚白垩纪金伯利岩岩浆作用中溶体的迁移和侵入过程。

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（A）金伯利岩和煌斑岩在北美的分布。（B）阿尔伯塔省金伯利岩分布地质图。
（译者：黄永慧-中国地质大学（北京））
06
纳米比亚纳马群中cloudinomorphs的多分支和附着结构
埃迪卡拉纪-寒武纪的cloudinomorphs类群，包括Cloudina属，是科学家假定的第一个骨骼后生动物。它们营底栖生活，并具有管状、有机或生物矿化的堆积漏斗形貌，但对它们的系统发育亲缘关系尚未认识清楚。 Cloudina属中曾经描述了罕见的二歧分支，这篇文章通过对纳米比亚纳马群中一个微生物席群落的cloudinomorphs进行连续切片和三维建模，证明该类群中存在多歧分枝、二歧分支结构。这些分支共享一个开放的中心腔，通过向外出芽实现分支。这些cloudinomorphs通过管外骨骼结构表现出彼此的附着和相互胶结，并且还与Namacalathus化石相联结，形成了潜在的水平框架。多歧分支排斥针对其他cloudinomorphs生物提出的双边亲和性。这增加了埃迪卡拉管形、漏斗形化石生物趋同的可能性，而cloudinomorphs实际上可能代表具有不同亲和性的类群。
备注：
【1】后生动物与多细胞动物的关系是：后生动物是动物界除原生动物门以外的所有多细胞动物门类的总称。而原生动物门是身体由单个细胞构成的，因此也称为单细胞动物。
【2】Cloudinids是包含Cloudina属的早期后生动物家族，生活在Ediacaran晚期，在寒武纪初灭绝。它们形成了毫米级的圆锥形化石，由相互嵌套的钙质圆锥体组成；有机体本身的外观仍然未知。 Cloudina这个名字是为了纪念20世纪的地质学家和古生物学家Preston Cloud 。这类生物化石常常与Namacalathus共存，后者也是该时期后生动物骨骼化石，首次描述也是在纳米比亚纳马群岩石中。 Namacalathus和Cloudina是化石记录中后生动物钙化骨骼形成出现的最古老的已知证据，这是寒武纪早期出现的动物的显著特征。

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图1. 纳米比亚Omkyk农场上Omkyk段的层面（A）两世代微生物席表面（1和2）可见原位的Cloudinomorphs和Namacalathus（黑色箭头），带有突出的cloudinomorphs（红色箭头），以及微生物席间泥岩中的生物碎屑（3）；（B）在微生物席间区域（箭头）的大型Namacalathus化石；（C）具有环形形态的Cloudinomorph（漏斗箭头）；（D）从层理面和多歧分支三维模型测得的Cloudinomorph管宽度

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图2.（F）用原位后生骨骼动物重建出推测的微生物席群落：（1）微生物席；（2）Namacalathus团；（3）分离于微生物席外的Namacalathus；（4）具水平习性的cloudinomorph分支；（5）多分支cloudinomorph；（6）cloudinomorph通过管外骨骼结构相互附着；（7）cloudinomorph和Namacalathus之间的依附关系
（译者：唐演@CUGB）
07
砂质浊流沉积物中的陆源年轻有机碳的有效保存

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传统上认为海洋有机质主要赋存于泥质沉积物中，然而英国南安普顿大学的S.Hage等人对加拿大一港湾的浊积序列的研究，发现其砂质层中也保存了大量年轻的陆源有机碳，发表于《Geology》上。
陆源生物有机碳在海洋沉积物中埋藏作用移除了大气的二氧化碳，从而影响了气候变化。大量的陆源有机碳通过河流输送到海洋，并进一步被浊流搬运到远海。前人研究表明有机碳可能主要赋存于泥质海洋沉积物中。然而，浊流能搬运大量的粗颗粒的组分，但是这些粗颗粒的有机碳含量通常很低。本文基于加拿大一个海湾的数据表明，年轻的植物碎屑能迅速埋藏于浊积序列的砂质层中。砂质层的有机碳含量比上覆的泥质沉积物高十倍，并且保存的有机质70%以上由植物碎屑组成。上覆的泥质层有效的隔绝了氧气，从而提高了有机碳的埋藏效率。考虑到砂质浊流河道广泛分布于港湾及深海，我们认为全球有机碳的埋藏通量可能被低估了。

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图1. 研究区的地理位置以及采样点。

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图2. 浊流沉积序列中不同层位有机碳的组成示意图。（A）浊积序列采样位置示意图；（B）不同层位有机碳的含量及其碳同位素组成；（C）不同层位有机碳的来源及组成示意图。
（译者：小爪爪）
08
两千三百万年以来大气CO2含量的变化
在全球变暖的今天，大气CO2含量已达到412 ppm（2019年底）。鉴于CO2在地球气候系统中的重要作用，理解地质历史时期大气CO2含量的变化对认识未来气候变迁有着重要意义。在过去800 ka ，我们已经从南极冰芯获得了连续的CO2含量的变化记录。虽然也有不同指标重建了其它时段CO2含量的变化，但是连续的长序列记录较少。
最近蒙特克莱尔州立大学的助理教授崔莹和路易斯安那大学拉法叶分校的Schubert副教授及其合作者通过收集前人已发表的C3植物残体的δ13C ，经过校正重新计算得到了23 Ma以来大气CO2含量的变化曲线。
结果显示：过去23 Ma以来，大气CO2含量可能处于230-350 ppm之间（68%的置信区间则为170-540 ppm）变化，且CO2含量从未低于更新世冰期的最低值（170 ppm）。这表明当今大气CO2含量已高于过去7 Ma内的CO2含量极大值，并且可能高于23 Ma内的极大值。

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图1. 23Ma以来大气CO2含量的变化
（译者：三口刀）
09
盆地边缘如何记录长期的构造和气候变化？
沉积地质学的一个长期目标就是要理解构造和气候变化在盆地充填中的响应。本文使用14个大陆尺度、绵延数百万年之久的泥沙演算数学模型来研究物源区隆升和降雨量变化的沉积物供应和盆地沉积作用的响应。本文还研究了相对海平面变化（沉降和绝对海平面变化之和）对这些信号的影响。在相对海平面恒定的情况下，由于几乎所有的沉积物都被搬运到沿海平原和大陆架以外的盆地边缘，沉积物供给和陆源进积都有类似的响应。
因此，陆源进积可以视为沉积物供应的指标。然而隆升和降雨量的变化会导致物源区不同的侵蚀模式以及盆地-陆源沉积模式。隆升变化会逐渐（数百万年之久）达到物源区侵蚀和陆源进积的新稳态，但是降雨量变化会引发侵蚀和进积的突变，之后会恢复到初试的稳定状态。对于相对海平面上升而言，陆架沉积的沉积物会使隆升信号减弱，但由于气候触发的沉积物供应变化大到足以影响陆源进积，因此降雨量信号变化可以在盆地-陆缘的记录中得到解读。只有理解了沉积物供应和盆地-陆缘进积的关系以及彼此关联的驱动力响应，我们才能够更好地解读地层记录中的环境变化信号。

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图1：（A）来自GeoMapApp 的喜马拉雅山-印度河源汇体系地形图。（B）在盆地轴向横截面显示初始地形（黑色），模型1在25 my处的地形（红色）和沉降速率的变化（蓝色）。（C）模型1的输入。（D ， E）地形图以及模型1的设计源-汇系统的沉积和侵蚀速率的示意图。当面板25的负值为25 my时， D板汇区的负值低于海平面。面板E中的负/正值为腐蚀/沉积速率。 M—模型; Topo—地形; Depo—沉积; Ero—侵蚀. 。
（译者：南京大学地球科学与工程学院古生物学与地层学在读博士研究生申博恒）
美编：ZYN
【geology|《Geology》2020年第9期论文导读（上）】校对：覃华清

geology|《Geology》2020年第9期论文导读（上）

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