本站讯近日，国际地学顶尖学术期刊GEOLOGY在线发表题为“Calcitic shells in the aragonite sea of the earliest Cambrian”（寒武纪初期文石海洋中的方解石贝壳）的文章。该论文由中国海洋大学海洋地球科学学院李洛阳副教授为第一作者和通讯作者，联合中国科学院南京地质与古生物研究所李国祥研究员以及西北大学、瑞典自然历史博物馆、澳大利亚新英格兰大学、蒙古科学院、蒙古国立大学研究人员的多位知名学者共同完成。该研究报道了团队在早期动物矿化骨骼起源与古海洋海水演化关系研究领域取得的重要进展，包括在寒武纪生命大爆发最初期温暖“文石海”中首次发现低镁方解石质贝壳，并且首次在最古老贝壳化石中发现控制矿化的有机基质的化石保存。
“寒武纪生命大爆发”是指几乎所有已知动物门类在寒武纪早期（距今大约5.4-5.2亿年前后）快速出现的重大生命演化事件。在这个时期，早期动物的祖先代表几乎同时且独立地获得分泌矿化骨骼的能力，这与前寒武纪非矿化的复杂宏体多细胞生命（埃迪卡拉型生物）形成鲜明对比。矿化骨骼的出现不仅使得地球海洋生物圈面貌发生重大转变，也从根本上改变了海洋生物化学循环模式，标志着以动物为主导的显生宙现代海洋生态系统演化的开始。具骨骼动物在寒武系地层中的爆发式出现是寒武纪生命大爆发最直接表现之一，自达尔文时期便一直困惑着演化古生物学家，学术界称之为“达尔文的困惑”。
研究团队深入蒙古国西南部扎夫汗盆地，在对该地区前寒武-寒武系沉积地层开展高精度综合地层（古生物化石-碳同位素-岩相学）划分对比基础上，从寒武系最底界（纽芬兰统幸运阶，约5.35亿年）识别出最早的软体动物（太阳女神螺类）贝壳化石。研究发现寒武纪初期为温暖的文石质海洋（现代海洋Mg/Ca摩尔比为5.2，弱矿化无脊椎动物、钙化藻类、鲕粒及非骨屑沉积物胶结物等易于形成文石和高镁方解石矿物），高分辨率扫描电镜结果显示，控制贝壳分泌的有机基质在贝壳化石化过程中被磷酸盐交代，其形貌特征因此能够完美保存下来；通过进一步的比较研究，最终确定最古老的太阳女神螺贝壳是由方解石质简单棱柱层微细结构构成。
该研究从“文石海”中发现确凿无疑的低镁方解石质贝壳，更新了学界对寒武纪生命大爆发时期动物矿化骨骼起源以及与古海水化学协同演化的传统认识，进一步突显生物因素对矿物类型和成分选择上的主导作用；同时，该研究也有力推动了传统古生物学与现代生物矿化多学科研究的交叉融合。
图注：A-B现代双壳类贝壳简单棱柱层结构，C-D寒武纪太阳女神螺磷酸盐化棱柱层结构
研究工作得到中国海洋大学“青年英才工程”、国家自然科学基金等项目资助，中国海洋大学为第一完成单位和通讯作者单位。
文章链接：https://doi.org/10.1130/G50533.1
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