海水是善变的。当你面朝大海之时，你可知，亿万年来，海水的成分一直在“方解石海”和“文石海”之间波动着。美国Sandberg教授在1983年，曾做过这样的猜想：自距今5.4亿年的新元古代以来，海水主要成分在方解石与文石中变化，相对应的被称为“方解石海”与“文石海”。但是，这些真的只是一个猜想！如何区分是“方解石海”与“文石海”？“方解石海”和“文石海”是根据海水中海相非生物壳碳酸盐岩的成分推测的。
之所以称为“方解石海”，是其中含有的矿物主要由方解石构成，即：富钙离子（Ca2+）低硫酸根离子（SO42-）。而称为“文石海”，则是因为其中含有的矿物成分主要由文石构成，即富镁离子（Mg2+）高硫酸根离子（SO42-）。现代海水是“文石海”成分。简而言之，就是里面的主要元素成分不同。那么，如何去分析古老的海水中的元素成分呢？一种奇特的“封印”要闪亮登场……流体包裹体！
海水中蒸发形成的石盐矿物（即：海盐）中的原生流体包裹体内，“封印”了当时的原始海水。科研人员从其中提取原始海水的成分（货真价实的“过期”的海水），还原那时的海水成分。流体包裹体是矿物形成期间的晶体缺陷孔洞，可以记录矿物形成时期的流体成分，比如:玛瑙中的水胆。从上世纪70年代开始，科研人员陆续分析出，自新元古代以来，各个阶段的海水的矿物成分。
这些研究结果，纷纷验证了Sandberg教授在1983年的猜想，仅剩下地质历史时期中较为重要的一环——奥陶纪，其海水成分一直是个谜。奥陶纪时期是生命演化的关键时期，在此期间发生了“奥陶纪大辐射”。奥陶纪生物大辐射事件中，较低的生物分类单元（目、科、属和种级别）多样性大量增加，海洋生物的丰度和分异度达到了一个高峰，分异度几乎是寒武纪的三倍。但，这个空白，在四十年后，被填上了！！！！
上世纪90年代中国鄂尔多斯盆地的石油勘探中发现了奥陶纪马家沟组石盐，而且，巨厚！！近日，中国科学院南京地质古生物研究所的孟凡巍副研究员、中国地质科学院的张永生研究员、南京大学倪培教授与国内外的地质学家合作，在这个奥陶纪的马家沟组石盐中，科研人员也发现了原生的石盐流体包裹体。虽说，现如今，中国鄂尔多斯盆地的奥陶纪马家沟组，是一片黄土高坡。
但是，4.43亿年前的奥陶纪时期，这是干旱带上的盆地，其古地理环境均符合海盐的形成。此次科研使用的这些石盐流体包裹体，便来自于奥陶纪石盐。80年代到90年代初时，石油单位在当地钻井时打出的岩芯中，发现了它们的踪迹。2009年开始，孟凡巍副研究员与国外合作，开始着手对该流体包裹体成分进行研究。
经过对流体包裹体中的卤水进行分析，表明：1、该时期的海水成分与寒武纪海水成分相似，是富钙离子（Ca2+）低硫酸根离子（SO42-）的“方解石海”；2、“奥陶纪大辐射”所处时期的海水长期稳定且温暖；3、奥陶纪海水成分与其他地质时代相比钾离子更高，是一个十分适宜形成钾盐沉积的时期。
此次研究的意义在于：1、该科研成果给“4.4亿年前的奥陶纪海水成分为‘方解石’加以实锤，填补了相关空白，也标志了中国在该研究领域占有一席之地。2、证实了奥陶纪生物演化时的环境稳定，给大辐射提供了条件。生物在稳定的环境中，可以长出钙质外壳，让生物外骨骼继续发展与演化。3. 中国是钾盐较为缺乏的国家，此次科研人员在海水成分中发现了高浓度的钾离子，这也为未来寻找钾盐矿提供了证据。
本研究得到国家自然科学基金与中国科学院国际合作局“俄乌白项目”的支持。该文章近日在线发表于国际学术期刊Geological Quarterly上。