工作人員在云南省昭通市永善縣萬和剖面開展野外工作。史上首次生物中科院南京地質(zhì)古生物研究所供圖
（神秘的絕事件僅地球uux.cn報(bào)道）據(jù)光明日?qǐng)?bào)（記者 鄭晉鳴 通訊員 紀(jì)清釗）：在已知地球歷史上，共發(fā)生過5次全球性的發(fā)生大規(guī)模集群滅絕事件，發(fā)生在4億多年前奧陶紀(jì)末的地球大滅短短生物大滅絕是其中第一次。這次生物大滅絕持續(xù)了多長時(shí)間？史上首次生物1月6日，記者從中科院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，絕事件僅一個(gè)由中國、發(fā)生澳大利亞、地球大滅短短美國等多國古生物學(xué)者組成的史上首次生物研究團(tuán)隊(duì)新近發(fā)現(xiàn)，地球史上首次生物大滅絕事件僅發(fā)生在短短20萬年之間。絕事件僅相關(guān)研究成果已發(fā)表在《固體地球科學(xué)》上，發(fā)生在學(xué)界引起關(guān)注。地球大滅短短
八年探索攻克科學(xué)難題
奧陶紀(jì)末的史上首次生物生物大滅絕重創(chuàng)了海洋生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)85%的絕事件僅海洋生物物種滅絕。科學(xué)界普遍認(rèn)為，此次生物大滅絕與冰川作用有關(guān)，但其持續(xù)時(shí)間、過程和具體發(fā)生機(jī)制等，一直沒有定論。
此次，科研團(tuán)隊(duì)歷時(shí)8年探索，在我國華南考察了百余條奧陶系—志留系界線剖面。此次研究的主要組織者之一、中科院南京地質(zhì)古生物研究所研究員詹仁斌告訴記者，在奧陶紀(jì)，如今的華南地區(qū)大多數(shù)處在深水區(qū)，形成了大量黑色頁巖，冰川影響的變化并不明顯，給研究帶來了很大的障礙。
但在云南永善縣，研究人員發(fā)現(xiàn)了一段連續(xù)完整的、出露良好的奧陶系—志留系界線剖面?！斑@段剖面黑色頁巖和灰?guī)r相互夾層，地質(zhì)學(xué)上一般認(rèn)為，黑色頁巖在深水中形成，而灰?guī)r則在淺水中才能沉積下來。因此，這個(gè)地方記錄了當(dāng)時(shí)此地水位深淺的變化，完整保留了首次生物大滅絕期間的化石沉積物記錄。”詹仁斌說。
更令研究人員欣喜的是，在這段24.3米的夾層剖面內(nèi)，還保存了23層斑脫巖。詹仁斌介紹，斑脫巖由火山灰沉積而成，包含火山鋯石這種特殊礦物，其中的放射性同位素鈾會(huì)衰變成鉛?！巴ㄟ^檢測(cè)其中的衰變程度，我們就可以推算出具體的時(shí)間?！?br>以這些時(shí)間為基礎(chǔ)，在詳細(xì)沉積學(xué)研究的基礎(chǔ)上，研究人員首次結(jié)合不同巖性的沉積速率差異，最終發(fā)現(xiàn)，奧陶紀(jì)末的這次大滅絕，發(fā)生在4.431億年前到4.429億年前的20萬年間。
冰川作用引發(fā)生物滅絕
詹仁斌告訴記者，發(fā)生在奧陶紀(jì)末的這次生物大滅絕的原因和其他時(shí)代相比有很大差異。歷史上，地球曾經(jīng)出現(xiàn)過多次大冰期，例如石炭紀(jì)冰期、第四紀(jì)冰期等，這些時(shí)期的冰川規(guī)模并不比奧陶紀(jì)末的規(guī)模小，但均沒有出現(xiàn)過生物大滅絕的情況。
國際同行研究認(rèn)為，奧陶紀(jì)末的冰期造成的冰蓋規(guī)模達(dá)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倍以上。如此大規(guī)模的冰蓋導(dǎo)致全球海平面急速下降100-150米，絕大部分海洋生物遭受了“滅頂之災(zāi)”，許多門以內(nèi)的生物類群滅絕并最終被新的類群取代，寒武紀(jì)生命大爆發(fā)以來的地球生物遭遇了第一次大劫難。
“20萬年在地質(zhì)史上不過短短一瞬。但這次大滅絕重創(chuàng)了海洋生態(tài)系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)85%的海洋生物因?yàn)閬聿患斑w移或沒辦法適應(yīng)新的生存環(huán)境而滅絕，原有的生物群落結(jié)構(gòu)瓦解?！闭踩时笳f。
同時(shí)，詹仁斌認(rèn)為，像這樣的生物大滅絕事件在地球上發(fā)生過數(shù)次，是自然界發(fā)展的規(guī)律?！半m然滅絕了一部分生物，但另一批新生物又將重新繁盛。地球上出現(xiàn)過5次大滅絕，每一次大滅絕后生物的繁盛度都遠(yuǎn)超從前?！?br>為研究大滅絕成因和發(fā)生機(jī)制提供重要依據(jù)
對(duì)于這次大滅絕的過程與機(jī)制，一直存在比較大的爭議，其中一個(gè)重要原因就是，與大滅絕相關(guān)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(xué)限定，從而制約了對(duì)奧陶紀(jì)末生物大滅絕時(shí)限和機(jī)制的解讀。
相較其他時(shí)代來說，奧陶紀(jì)的沉積比較特殊。在奧陶紀(jì)時(shí)期，有效的火山灰記錄十分有限，因此難以劃分其中的具體時(shí)代，目前為止，國際上較為公認(rèn)的參考年齡由數(shù)學(xué)模型計(jì)算得來，并非是根據(jù)火山灰測(cè)量出來的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
此次研究，團(tuán)隊(duì)總共測(cè)量了23層斑脫巖，最終得出4層有效數(shù)據(jù)，為奧陶紀(jì)具體時(shí)代的研究提供了更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
同時(shí)，此次的測(cè)量數(shù)據(jù)與奧陶紀(jì)和志留紀(jì)的時(shí)間界限非常接近，在野外地層僅相差1米左右的距離，給出了這兩個(gè)時(shí)代界限迄今為止最準(zhǔn)確的一個(gè)估算值，即距今約442.67±0.24百萬年。
這一成果，為人類精確研究奧陶紀(jì)末生物大滅絕的成因和發(fā)生機(jī)制提供了重要依據(jù)，同時(shí)也為相關(guān)地質(zhì)年代的劃分提供了新的標(biāo)尺。（光明日?qǐng)?bào)南京1月6日電）
《光明日?qǐng)?bào)》（2020年01月07日 04版）
相關(guān)報(bào)道：《固體地球科學(xué)》：奧陶紀(jì)末生物大滅絕持續(xù)時(shí)間僅20萬年
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科技日?qǐng)?bào)（實(shí)習(xí)生 季天宇 記者 張曄）：進(jìn)入顯生宙以來，地球一共發(fā)生過5次全球性大規(guī)模集群滅絕事件。其中，發(fā)生在4億多年前奧陶紀(jì)末的第一次生物大滅絕，其持續(xù)時(shí)間、過程和具體發(fā)生機(jī)制一直存在爭論。
科技日?qǐng)?bào)記者6日從中科院南京地質(zhì)古生物研究所獲悉，一個(gè)由中國、澳大利亞、美國等多國古生物學(xué)者組成的研究團(tuán)隊(duì)，揭開了這層神秘面紗。
他們發(fā)現(xiàn)，這次生物大滅絕事件，僅發(fā)生在短短20萬年之間。這一成果，為人類精確研究大滅絕的成因和發(fā)生機(jī)制提供了重要線索。相關(guān)研究成果已于近日發(fā)表在國際期刊《固體地球科學(xué)》上。
冰川導(dǎo)致奧陶紀(jì)末生物大滅絕
奧陶紀(jì)是古生代的第二個(gè)紀(jì)，氣候溫和，淺海分布廣泛，現(xiàn)今1/3的陸地被淺海覆蓋，海平面比現(xiàn)在高出400米，是地球歷史海侵最嚴(yán)重的時(shí)代。這一時(shí)期，海生生物空前發(fā)展，腕足動(dòng)物、三葉蟲、珊瑚、筆石等迅速演化，原始的脊椎動(dòng)物開始出現(xiàn)，陸地上除了很低等的植物，沒有任何動(dòng)物生存。
4.49億年前，地球進(jìn)入奧陶紀(jì)晚期，正當(dāng)所有生物悠哉生活的時(shí)候，顯生宙第一次大冰期的出現(xiàn)，導(dǎo)致了生物大滅絕，其滅絕規(guī)模位居第二，僅次于2.5億年前的二疊紀(jì)末生物大滅絕。
“奧陶紀(jì)晚期的冰期和生物大滅絕交織在一起。雖然奧陶紀(jì)后發(fā)生過多次大滅絕，但這些大滅絕事件都沒有明顯的冰期證據(jù)，而后面也發(fā)生過幾次大冰期，也沒有引發(fā)大規(guī)模滅絕?！贝隧?xiàng)研究主要組織者之一、中科院南京古生物研究所研究員詹仁斌認(rèn)為，奧陶紀(jì)末生物大滅絕非常獨(dú)特。
當(dāng)時(shí)的海洋生物遭遇了滅頂之災(zāi)?！皽\海生物對(duì)生活環(huán)境的要求相對(duì)較高，所以一旦環(huán)境發(fā)生突變，它們就難以適應(yīng)，導(dǎo)致死亡?！闭踩时笳f，像珊瑚、腕足動(dòng)物、三葉蟲等生物門類的多個(gè)類群幾乎全軍覆滅，這次大滅絕重創(chuàng)了海洋生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)85%的海洋生物物種滅絕?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，導(dǎo)致這場(chǎng)災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)拙褪峭韸W陶世的冰川事件。
滅絕速度比想象的要快很多
以往的定年技術(shù)不夠，科學(xué)家們僅從化石著手研究，比較公認(rèn)的說法是，在奧陶紀(jì)末的100萬年以內(nèi)，發(fā)生了這次大滅絕。
此次，中科院南京地質(zhì)古生物研究所、廣州地球化學(xué)研究所、澳大利亞國立大學(xué)以及美國加州大學(xué)伯克利分?？茖W(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過近8年努力，在我國華南考察了百余條奧陶系—志留系界線剖面，最終在我國云南永善縣發(fā)現(xiàn)一個(gè)連續(xù)完整的奧陶系—志留系界線剖面。這段地層完整保留了首次生物大滅絕期間的化石沉積物記錄，研究人員對(duì)其中保存的化石進(jìn)行研究，并對(duì)巖層進(jìn)行精確定年。
“云南永善縣發(fā)現(xiàn)的剖面比較特殊，近25米厚的剖面里高度凝縮了不同巖性的巖層。這些巖層主要由頁巖和石灰?guī)r組成，頁巖主要是深水和較深水的沉積物，保存了筆石等生活在水體表層的漂浮生物；石灰?guī)r在相對(duì)較淺的環(huán)境下形成，帶殼的底棲生物曾在此大量繁育。”詹仁斌認(rèn)為，這兩種巖石交替堆砌，意味著當(dāng)時(shí)的海水深度發(fā)生了多次規(guī)律性變化，環(huán)境動(dòng)蕩。
有火山活動(dòng)的地方往往就會(huì)有火山灰，火山灰中的鋯石可用以測(cè)量地質(zhì)年齡。課題組在剖面中發(fā)現(xiàn)了23層火山灰沉積，并在其中分析出大量鋯石，經(jīng)過嚴(yán)格篩選后測(cè)得其中四層火山灰的精確年齡。再利用國際通行的方法進(jìn)行測(cè)算，最終發(fā)現(xiàn)，奧陶紀(jì)末的這次大滅絕，發(fā)生在4.431億年前到4.429億年前，將原本以為100萬年的大滅絕時(shí)間間隔壓縮至短短20萬年。
從100萬年壓縮到20萬年以內(nèi)，奧陶紀(jì)末生物大滅絕發(fā)生的速率要比原先想象的要快得多。“這一時(shí)期形成了大規(guī)模冰蓋，總規(guī)模達(dá)到1.5億立方千米，是今天地球南極和北極冰蓋總和的6倍以上?！闭踩时笳f。
20萬年，與人類的文明史相比是相當(dāng)長的一段時(shí)間，但從地質(zhì)歷史角度來看不過短短一瞬。當(dāng)時(shí)，全球海平面急速下降100至150米，氣溫下降6—8攝氏度，一系列的快速變化讓海洋生物來不及適應(yīng)新環(huán)境，最終對(duì)海洋生物造成了致命打擊。