分子地层学的原理、方法及应用实例VIP专享VIP免费

2007年7月地层学杂志JOURNALOFSTRATIGRAPHY第31卷第3期分子地层学的原理、方法及应用实例①谢树成”2’赖旭龙D黄成雨D2’马相如D杨淑娟D1)中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室湖北武汉430074，2)中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074摘要：当前分子地层学研究已涉及蛋白质、核酸、碳水化合物、类脂物和木质素等多种生物化学组分．在地层中，分子化石具有分布的广泛性、定量的准确性、应用的指纹性和信息的多样性等特点，其地层学应用的主要原理是依据分子化石的生物源信息和其离开生物体后发生的一系列转化途径来实现的，其表述方法可以是含量、相对丰度，碳数分布和单体同位素特征等．在各类年代学框架下。由这些分子化石参数所揭示的各类生物事件和环境事件可以成为区域性乃至全球性地层对比的主要依据。分子地层学与分子古生物学、生物地球化学、有机地球化学密切相关，它与传统三大地层学分支学科明显不同，目前还没有明确的分子地层单位，也没有进行广泛的分子地层划分与对比工作。对各类生物事件与环境事件有重要指示作用的分子地层学，与生态地层学、事件地层学等地层学分支学科类似，其主要任务是在传统生物地层学或其他年代学框架下，提高地层划分和对比的精度。以浙江长兴煤山二叠纪一三叠纪界线地层和第四纪泥炭为例，以高分辨率的生物事件与环境事件为切入点，分别探讨在生物地层学或其他年代学框架下的分子地层工作，由此提出了分子地层学的分类单位——分子化石带。关键词：生物标志化合物，分子化石，分子地层学，同位素地层学，全球变化中图法分类号：P539文献标识码：A文章编号：0253—4959(2007)03—0209—13Brassell等人(Brasselleta1．，1986)较早使用分子地层学(molecularstratigraphy)这个术语，指根据沉积物中的类脂物分子可以研究一段沉积地层对应的时间内气候环境的变化。之后，分子地层学便经常出现在一些地球化学类论文中(Sikes&Volkman，1993；Farrimond&Flanagan，1996，Eganhouse&Pontolillo，2000；XieShu-cheng甜口￡．，2004；Kvenvolden，2006)。但到目前为止，分子地层学还没有一个比较明确的定义。根据地层学的定义以及当前分子地层学所研究的内容，我们认为，分子地层学应是地层学的一个分支，它以分子化石的分析为基础，研究地层中各类分子化石的时空分布和演变规律，以此来恢复古环境、古气候、古生态，并进行地层的划分和对比，为全球变化的探讨、沉积盆地的分析和矿产资源的预测服务。下面主要从分子地层学的研究对象、原理方法及其与地层学其他分支学科的关系作一简单介绍，并举例说明其应用。一、分子地层学的研究对象——分子化石1分子化石种类作为分子地层学研究对象的分子化石(或称为化学化石chemicalfossils)，是指地质体中那些来自生物有机体的分子，它们在有机质演化过程中具有一定的稳定性，虽受成岩、成土等地质作用的影响，没有或较少发生变化，基本保存了原始生物生化组分的碳骨架，记载了原始生物母质的相关信息，因而具有一定的生物学意义(殷鸿福等，2004)。分子化石的工作最早要追溯到Treibs(1934)在沉积岩中发现来自植物叶绿素的地质卟啉。1967年，英国科学家Eglinton和Clavin提出了“化学化石”的概念。在沉积岩(物)中广泛分布的生物标志化合物(bio-marker)便是一类重要的分子化石。目前，分子化石的研究已涵盖几乎所有的生物化学组分，特别是蛋白质(Stankiewiczeta1．，1998；Collinsetal．，1999)、核酸(Paaboeta1．，2004)、碳水化合物(Stankiewiczetal．，1997；Flanneryeta1．，2001)、类脂物(Brockseta1．，1999；Sachs&Lehman，1999)和木质素(Bianchi以a1．。1997；HuF．etal．，1999)。在这些分子化石中，研究最广泛的是类脂物、蛋白质和核酸。相比较而言，类脂物虽然携带的生物学信息较少，但在地质体中要稳定得多，可以在许多环境中长期存在下来，能够较好地记录地层形成时的气候环境条件，是①国家杰出青年科学基金(No．40525008)、国家自然科学基金重点项目(No．40232025)和国家创新研究群体(40621002)资助。文稿接受日期12007-01-18；修改稿收到日期：2007-03—19．第...