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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  
 
寒武紀
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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




寒武紀:生命的伊甸園
2020-1-10 03:20 AM#1
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