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近日，我院李飞教授团队联合澳大利亚昆士兰大学Gregory Webb教授、中科院南古所郄文昆研究员团队，以及河北省地矿局第九地质大队李新站工程师，在国际沉积学知名期刊《Sedimentology》上发表题为“The largest known ooids and their implications for sedimentology”的最新研究成果，报道了目前已知最大的鲕粒——来自寒武系苗岭统直径超过35毫米的巨鲕。这一发现不仅大幅刷新了鲕粒粒径的上限记录，还揭示出其形成与“超级温室期”独特的物理—化学—生物协同机制密切相关，为解答上述科学问题提供了关键线索。论文第一作者为我院硕士研究生王曾俊（现为博一新生），通讯作者为李飞教授。

通过传统沉积学分析并结合扫描电镜、拉曼光谱和激光剥蚀-飞行时间质谱成像（LA-ICP-TOF-MS）等原位技术，研究发现：

1. 巨鲕同心—条带状结构由暗色微晶纹层（<4微米）与亮色微亮晶纹层（4–16微米）交替组成（图1）；

2. 两类纹层均含有机质，且微晶层更富集。这些有机质主要是微生物活动的产物，以残余的EPS（胞外聚合物）形式密集出现，并具有较高的N、S、P元素含量特征；

3. 有机质富集纹层具有类似微生物席的“黏结与捕获”功能，能吸附并包裹大量黏土级陆源碎屑（尤其在其外侧），甚至包括锆石和磷钇矿等重矿物。

尽管研究区巨鲕核心、微亮晶纹层及正常鲕粒的P/(Ca+Mg)摩尔比与现代巴哈马鲕粒接近，但其暗色微晶纹层该比值接近现代鲕粒两倍。高分辨率二维元素成像显示P–Fe协同分布（图2），暗示了巨鲕中可能存在与微生物诱导矿化相关的磷循环和铁还原过程。

鲕粒通常形成于碳酸盐过饱和环境中，此类环境往往促使颗粒快速胶结和埋藏（例如形成硬底）。然而，本研究中的巨鲕却普遍缺乏早期胶结现象。是什么机制让它们逃脱了被快速固定的“命运”？研究提出了以下形成模型（图3）来解释这一现象：

1. 表面微生物席抑制胶结作用：鲕粒表层微生物席通过其EPS吸附Ca??和Mg??，降低微环境碳酸盐饱和度，抑制碳酸盐矿物沉淀。这一过程延缓了胶结，使鲕粒得以保持“活性”，能够再次进入生长周期；

2. 内部有机矿化驱动岩化：在封闭的纹层结构中，微生物席降解过程中释放出Ca??和Mg??，提高了微环境中的碳酸盐过饱和程度。同时，厌氧菌（如硫酸盐还原菌）的新陈代谢活动增加了微环境的碱度，共同促进了纹层的快速岩化；

3. 跨环境迁移避免埋藏：巨鲕早期可能形成于低能潮下带，呈球状微生物席形态，并依靠周期性的水体搅动（如春潮和季节性风暴）避免核形石化。成熟后，它们被风暴事件搬运至高能潮坪环境：一部分最终保存在风暴沉积序列中，另一部分进入潮汐三角洲继续生长，还有可能经由离岸流返回原生长环境（图3）。

这一机制显著降低了鲕粒在“休眠期”被埋藏的风险，使其能够长期保持活跃生长状态，从而突破了传统“生长—碰撞磨蚀—快速埋藏”模型对鲕粒粒径的限制。其根本原因在于该时期“超级温室”气候下极端的物理—化学—生物协同调控机制。

华北板块寒武系苗岭统张夏组中发现粒径超过35毫米的巨鲕，不仅刷新了全球沉积记录中最大鲕粒的尺寸纪录，更为破解鲕粒形成与演化中的关键沉积学问题提供了突破口。本研究通过宏观沉积序列分析与微观矿物—元素分布解析相结合的多尺度研究方法，揭示了最大鲕粒的形成机制及其对寒武纪“超级温室”气候的响应模式，其科学意义远超出“最大”本身，为理解极端气候条件下的碳酸盐沉积系统提供了新的视角。

论文信息：

Wang, Z.-J., Li, F.*, Webb, G.E., Li, Y.-f., Sun, Y.-c., Li, X.-Z. and Qie, W.-k. (2025), The largest known ooids and their implications for sedimentology. Sedimentology. https://doi.org/10.1111/sed.70040

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/sed.70040

图1  巨鲕显微结构特征

图2  巨鲕主量和微量元素平面分布图（LA-ICP-TOF-MS方法）

图3  巨鲕形成机制与沉积模式