现代地层学.ppt

* 分 子 地 层 学 的 背 景 简 介 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。 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。 分子化石 分子地层学 的研究对象 分子化石—或称化学化石,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。 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（和核酸）碳水化合物、类脂物和木质素。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,是分子地层学研究的主要分子化石。 ①分布的广泛性：分子化石比生物实体化石容易保存,特别是其中的类脂物分子化石,由于其化学稳定性好,几乎在所有的沉积岩中都可以见到,甚至在许多变质岩中还可以存在。这样,在那些缺乏其他生物化石的“哑”地层,或者在那些有生物化石但没有统计意义的地方,分子化石还能够存在,可以开展分子地层工作。 ②定量的准确性：分子化石的定量比较准确,许多有实际地质意义的指标可以借助现代化技术进行定量,计算出诸如C3和C4植物的丰度比值(Huang Yong-song et al., 2001)、木本和草本植物的丰度比值、低等菌藻生物高等植物的丰度比值等。同时,分子化石往往是一系列的同系物,各种指标可以互相验证、互相补充。虽然,孢粉分析也可以统计出木本植物和草本植物的相对变化,但它实际上是一种统计意义上的数值;而且,孢粉往往是有许多异地分子的混入(分子化石有时还可以把异地源和原地源区分开来)。低等菌藻生物和高等植物的丰度比值恢复古气候、与全球变化等有关方面有重要意义,但在一般沉积岩中,要利用其他生物化石计算出该比值相当困难,甚至是不可能的,然而分子化石能够做到这一点。 ③应用的指纹性：生物实体化石属种的确定主要是基于形态学研究,是形态种。分子化石主要基于其化学成分和基因,是化学种(或分子种)。这两种类型的种不完全相同。现代生物学中就有很多形态种不变而化学成分发生变化的例子。在当生物生活环境条件发生长期微小的变动时,与环境有关的某些类脂物将会随之发生变化,但不会引起植物群落或生态系统的取代。只有当环境压力超过了生态系统的缓冲能力时,才会出现植被的变更。某些分子种在反映环境条件变化上可能比形态种更加灵敏(谢树成、Evershed, 2001)。分子化石在记录全球变化(环境、气候、植被)方面可能会有更好的指纹性效果。分子化石作为一种指纹性指标,在油气地球化学的油—源、油—油对比研究中得到了最充分的体现。 ④信息丰富性：最后,分子化石具有多个系列的同系物,一些分子化石对环境的微小变化反映灵敏,另外一些则可能要受控于植被状况(其本身也间接地与比较大的环境条件变化有关)。因此,一方面,那些与环境有关的类脂物分子化石将直接记录环境条件的微小变化;另一方面,某些分子化石和其他生物化石一样,又记录了植被景观(以及相应比较大的环境条件的变化)。因此,分子化石可以记录多方面的信息。 分子地层学的原理简介 分子地层学主要是利用地质体中的各类分子化石来划分、对比地层。分子化石在地球科学乃至环境科学中有着广泛的应用,但不管是哪类分子化石(古DNA、古蛋白、地质类脂物等),其地层学用的主要原理实际上是依