標題:
高精度定年首次揭示極短冰期導致奧陶紀末生物大滅絕
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作者:
寒武紀
時間:
2020-1-10 03:20 AM
標題:
高精度定年首次揭示極短冰期導致奧陶紀末生物大滅絕
地球進入顯生宙以來發生過5次全球性的大規模集群滅絕事件，其中奧陶紀末生物大滅絕是第一次，但其滅絕規模位居第二，這次大滅絕事件被國際同行普遍認為與晚奧陶世的冰川作用有關。但是，地球歷史上的全球性冰川事件發生過若干次，進入顯生宙之後也發生過多次，唯獨奧陶紀末的這次冰川作用伴隨有一次大滅絕事件。
對於這次大滅絕的過程與機制，一直存在比較大的爭議，其中一個重要原因就是，與大滅絕相關的地層層位雖然有比較精確的生物地層控制，但長期以來一直缺乏高精度年代學限定，從而制約了對奧陶紀末生物大滅絕時限和機制的解讀。特別是上奧陶統赫南特階頂界（即奧陶系——志留系的界線）和底界的年齡、奧陶紀末大滅絕的持續時間等重要科學問題都沒有定論。
中國科學院南京地質古生物研究所、廣州地球化學研究所和澳大利亞國立大學的相關研究團隊，經過近8年的努力，在我國華南考察了百余條奧陶系—志留系界線剖面，最終對雲南萬和新發現的一個連續完整的、出露良好的奧陶系—志留系界線剖面進行了高精度的系統古生物學、岩石地層學、生物地層學研究，並對剖面中厚度不等的23層斑脫岩層進行了單顆粒鋯石雙稀釋劑高精度熱電離質譜（ID-TIMS）U-Pb定年，最終獲得了4個高精度年齡，分別是444.65 ± 0.22 Ma（Dicellograptus complexus 筆石帶中部），444.06 ± 0.20 Ma（Paraorthograptus pacificus 筆石帶下部），443.81 ± 0.24 Ma（Tangyagraptus typicus 筆石亞帶上部）和442.99 ± 0.17 Ma（Metabolograptus extraordinarius 筆石帶上部）。
以這些年齡為基礎，在詳細沉積學研究的基礎上，研究人員首次結合不同岩性的沉積速率差異，計算出赫南特階頂界（即奧陶系-志留系界線）（442.67 ± 0.24 Ma）和底界（443.14 ± 0.24 Ma），D. mirus 筆石亞帶底界（443.41 ± 0.24 Ma），T. typicus 筆石亞帶底界（444.17 ± 0.28 Ma），P. pacificus 筆石帶底界（444.38 ± 0.31 Ma）和D. complexus 筆石帶底界（444.84 ± 0.31 Ma）年齡。
這些資料表明，赫南特階的時間跨度為0.47 ± 0.34 Ma，明顯短於以前的推測（1.4 ± 2.05 Ma，國際地層年代表ver. 2019/05）。赫南特盛冰期（Hirnantian glacial maximum）的持續時間為~0.2 Ma。
國際同行研究認為，奧陶紀末的冰期造成的南極（奧陶紀末的南極，即今天的北非）冰蓋規模達到1.5億立方千米，大約是今天地球南極和北極冰蓋總和的6倍還多！萬和剖面高精度定年研究說明，如此大規模的冰蓋在極短的時間間隔內形成，造成全球海平面快速下降達到100-150 m甚至更多，使絕大部分海洋生物，特別是底棲生物來不及遷移並適應新的底域環境就遭到了“滅頂之災”，也即奧陶紀末的大規模集群滅絕事件。
該項研究是第一次在單一奧陶系—志留系界線剖面上獲得多個可靠的系列同位素年齡；限定奧陶紀末大滅絕發生在20萬年間；界定了奧陶紀末大滅絕首幕發生的時間；將奧陶系最上部一個階（赫南特階）的時限確定在0.47 Ma；標定奧陶系—志留系界線的年齡為442.67 Ma年，這些都是由該項研究第一次做出的成果。
該研究成果近期發表於Solid Earth Sciences上，得到了中國科學院先導專項B類專案（XDB26000000 and XDB18020102）、國家重點研發計畫專案（2016YFC0600408）、中國科學院青促會等專案的資助。
https://www.sciencedirect.com/sc ... 19300376?via%3Dihub
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