美国爱达荷州的中中新世Clarkia古湖沉积是著名的新生代化石库,自上世纪70年代以来一直是国际上古生物学、埋藏学、地质学等研究的热点之一。其下部非氧化层中超常的保存了丰富的陆相动植物化石,叶片化石甚至还保留着原始的颜色和叶片亚显微结构,而上部氧化层中化石保存质量相对较差,主要以印痕化石为主。那么,是什么因素终止了Clarkia化石库的超常保存?为何鱼类化石聚集在仅几十厘米的转换层?目前这都还是未解之谜。

最近,针对以上科学问题,中科院地球环境研究所刘卫国研究员团队与美国布莱恩特大学杨洪教授团队合作,利用生物标志物和稳定同位素方法,对Clarkia
古湖P-33剖面关键地层样品进行了连续分析。微生物四醚膜脂GDGTs分布指示出一次湖面快速下降超过10米的突变事件。正是由于这一事件永久的破坏了Clarkia湖水的分层,使Clarkia古湖的沉积环境从还原条件转为氧化条件,并导致了湖中鱼类的集群死亡。

关于这一地质事件的原因,研究人员通过进一步的GDGTs和叶蜡单体氢同位素分析发现,当时的区域温度和水文背景基本稳定,没有出现可能引起湖泊水文环境变化的明显气候波动。结合沉积岩性分析,研究人员推断这一湖面快速下降事件可能与火山活动有关。

该项工作对Clarkia经典化石产地的研究具有重要意义,同时也表明有机地球化学指标能够有效的应用到古老的第三纪湖相沉积物中。项目得到了中科院、科技部973计划、NASA
EPSCoR-RID基金、Bryant夏季研究津贴和Smiley捐赠基金的资助。以王欢业博士为第一作者的相关成果3月份发表在国际著名地学期刊Geology上。

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Clarkia古湖P-33剖面有机地球化学指标指示的区域和湖泊环境变化。在Unit3层位GDGTs水深指标(BIT和%Cren)指示了一次湖面快速下降事件,而叶蜡单体氢同位素重建的水文变化和GDGTs重建的温度变化表明区域气候环境基本稳定。

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