中侏罗世（174.1–163.5 Ma）是地球气候从温室向凉室转折的关键过渡期，其中卡洛夫期（Callovian）被广泛记录为一次显著的全球降温事件。然而，现有研究多依赖海相替代指标，来自陆相地层的直接实证长期匮乏，尤其缺乏与精确年代约束相结合的植物化石定量古气候证据，制约了对这一时期大陆气候动态及陆生生态系统响应的深入理解。近日，中国地质调查局沈阳地质调查中心张渝金教授级高工与我院梁飞教授团队合作，在内蒙古突泉县忙牛海煤矿中侏罗世万宝组开展了系统的地质年代学与古植物学研究，基于银杏类化石Ginkgoites longifolius的表皮解剖学特征，为卡洛夫期降温事件提供了关键的陆相实证。2026年3月，该项研究成果发表在国内知名期刊Journal of Palaeogeography（中科院二区）。
研究团队通过LA–ICP–MS锆石U–Pb测年技术，首次从万宝组火山岩夹层（流纹质晶屑玻屑凝灰岩）中获得高精度火山喷发年龄；同时运用超景深显微镜、荧光显微镜及场发射扫描电镜，系统提取并分析了Ginkgoites longifolius化石叶片的上、下表皮角质层显微结构，定量统计了气孔密度、气孔指数及表皮细胞形态等关键参数。
主要研究结果：
1. 高精度年代约束与地层锚定
研究首次从大兴安岭南段突泉盆地万宝组火山岩中获得LA–ICP–MS锆石U–Pb加权平均年龄163.6 ± 1.2 Ma（图1, MSWD = 2.0，n = 23），将含煤岩系及化石产出层位精确锚定于卡洛夫期。这一结果结束了该区域长期以来缺乏可靠年代地层框架的局面，为区域地层对比及盆地地质演化重建提供了坚实的年代学基础。
图1. 突泉盆地万宝组锆石U–Pb测年结果
2. 古大气CO₂定量重建与降温事件的关系
基于Ginkgoites longifolius下表皮气孔参数，Barclay–Wing模型重建的CO₂浓度平均值为688.54 ± 140.33 ppmv，McElwain模型（RS标准）结果为718.51 ± 99.07 ppmv（图2）。该数值显著低于中侏罗世阿连期–巴柔期及牛津期–基默里奇期的同期记录，与全球多独立代用指标（GMST温度重建曲线和地球化学模型等）高度一致，首次从陆相银杏类植物角度直接证实了卡洛夫期“降温事件”（Callovian cooling event）的低CO₂特征，为所谓“卡洛夫冷室气候”假说提供了来自大陆生态系统的重要佐证。
图2. 突泉盆地万宝组pCO2值与卡洛夫期降温的关系
3. 系统古植物学与古生态适应
研究详细描述了Ginkgoites longifolius的宏观叶形与表皮解剖特征（图3）：叶片扇形，具长柄，深裂为4–8个初级裂片，下表皮气孔下生型，保卫细胞肾形，具5–7个副卫细胞，副卫细胞乳突发达并覆盖气孔窝。通过与已知种的系统对比，确认了分类鉴定依据，并指出该种缺乏毛状体、具空心乳突等鉴别特征。结合其古地理分布，G. longifolius适应于强季节性的温带–亚热带气候，这一生态属性与其现代银杏Ginkgo biloba的温带适应性一脉相承。
图3. Ginkgoites longifolius的叶形与表皮解剖特征
4. 古生物地理与气候响应机制
通过系统总结Ginkgoites longifolius在全球中侏罗世的分布记录（图4），研究揭示该种主要局限于北半球劳亚大陆的中–高纬度带（西伯利亚–欧亚中央植物区过渡带），从英国约克郡到中国东北均有产出。这一分布格局与盘古大陆裂解、北大西洋初始扩张导致的古海洋环流重组及气候带纬向位移密切相关，表明中生代银杏类植物的地理分布受全球温度变化与板块构造驱动的古气候格局直接调控。
图4. Ginkgoites longifolius的侏罗纪至白垩纪的古地理分布特征
该研究首次为卡洛夫期降温事件提供了基于陆相银杏类植物表皮替代指标的定量pCO₂重建结果及高精度年代约束，将万宝组精确锚定于全球中侏罗世气候转折的关键时间窗口，为理解燕辽生物群早期演化阶段的气候–生态耦合机制提供了关键化石证据。研究同时建立了银杏类化石在东亚中侏罗世地层中的可靠年代地层标志，提升了区域含煤盆地地层对比的精度。此外，本研究揭示了卡洛夫期低pCO₂凉室气候与同期羽毛恐龙（如近鸟龙类）和早期哺乳动物的演化辐射之间可能存在因果联系，为探讨气候压力如何驱动生物功能性状创新（如羽毛的保温与空气动力学分化）提供了重要的古环境背景。
相关论文信息：
Zhang, Y.J., Liu, Y.S., Wu, C.Y., Liu, M.L., Ma, H.W., Xiang, M.M., Zhang, D.J., Zhang, H.H., Yu, Z.Q., Gong, F.H., Liang, F.*, 2026. Terrestrial evidence of the Callovian cooling event from the Middle Jurassic Wanbao Formation, Inner Mongolia, NE China: A Ginkgoites-based perspective. Journal of Palaeogeography, 15(3), 100351. https://doi.org/10.1016/j.jop.2026.100351
中国地质调查局沈阳地质调查中心张渝金教授级高工为论文第一作者，FIFA2026官方网站梁飞教授为通讯作者，硕士生刘育硕、吴长宇、刘鸣镭、马洪伟、项苗苗、余子晴及中国地质调查局沈阳地质调查中心张德军、张海华、公繁浩参与了本研究。该研究得到国家自然科学基金（42172024, 42172017, 92479206）、中国地质调查局项目（DD202402079, DD20230220）及辽宁省基础研究基金（2024-MSLH-496）的联合资助。
作者：梁飞 一审一校：吴思竹 二审二校：梁飞 三审三校：田宁
