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研究揭示华南奥陶纪生物大辐射与扬子台地淹没事件存在联系

   野外照片,(A)和(B)分别是红花园组的微生物岩和岩屑灰岩,属于淹没前沉积;(C)示意紫台组和下伏红花园组的界线(白线);(D)、(E)和(F)是紫台组淹没后沉

野外照片,(A)和(B)分别是红花园组的微生物岩和岩屑灰岩,属于淹没前沉积;(C)示意紫台组和下伏红花园组的界线(白线);(D)、(E)和(F)是紫台组淹没后沉积,图中硬币直径2cm,锤子和笔分别长28cm和14cm

示意响水洞剖面岩性序列、岩石组分变化、微相分布情况以及海平面变化曲线

示意响水洞剖面岩性序列、岩石组分变化、微相分布情况以及海平面变化曲线

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:奥陶纪生物大辐射是指发生在奥陶纪,特别是早-中奥陶世的海洋生物多样性急速增加事件。在华南,相关研究已经开展超过十年,各主要海洋生物类群在大辐射过程中的具体表现型式已经有了比较全面的了解,但关于多样性演变的机制及其环境背景的研究尚不充分。

早-中奥陶世的扬子台地上发育过一次台地淹没事件,具体是指由于海平面上升的影响,浅水碳酸盐台地没入透光带之下,从而减缓发育甚至“死亡”的过程,通常会导致沉积体系的改变。此次台地淹没恰好发生在华南奥陶纪生物大辐射的第一次高潮之前,赋予了这次事件重要的生态学意义。

近期,中国科学院南京地质古生物研究所下古生界创新研究团队研究生栾晓聪和其导师詹仁斌研究员等,联合北京大学和美国辛辛那提大学的专家,针对湖北省松滋市刘家场镇响水洞剖面记录了这次台地淹没事件的下-中奥陶统序列展开了详细的沉积学研究。

研究发现,这次淹没事件在台缘地区主要表现为以灰色泥粒灰岩、颗粒灰岩为特征的红花园组台地沉积被以紫红色、含泥质灰岩为特征的紫台组缓坡沉积所替代。在台地内部,红花园组则被紫台组同期地层——包括大湾组、湄潭组在内的碳酸盐岩-碎屑岩混合沉积所代替。淹没过程具体表现为:台地边缘滩——内缓坡——稳定的缓坡,是一个逐渐淹没的过程,同时,红花园期的碳酸盐台地沉积模式也被缓坡所取代。

研究认为,此次淹没事件成因主要包括全球性海平面上升以及区域地质构造运动造成的陆源碎屑供应增加。在台地完全淹没后,紫台组沉积了紫红色瘤状泥质灰岩,指示氧化海底条件。这一推论,和在紫台组内部出现的华南奥陶纪生物大辐射的第一次多样性峰值相吻合。

此外,碳酸盐台地向碳酸盐岩缓坡的演变,增加了不同的生态位,为相关生物提供了进一步辐射的契机。该项研究为人们进一步理解华南奥陶纪生物大辐射的特殊性提供了详细的环境背景方面的信息。

关研究进展于近期发表在国际知名期刊《三古》(Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology)。

论文相关信息: Luan Xiaocong, Carlton E. Brett, Zhan Renbin, Liu Jianbo, Wu Rongchang, Liang Yan. 2017. Microfacies analysis of the Lower-Middle Ordovician succession at Xiangshuidong, southwestern Hubei Province, and the drowning and shelf-ramp transition of a carbonate platform in the Yangtze region. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology.

相关报道:中美古生物学者称迄今规模最大生物爆发可能由海平面上升导致

(神秘的地球uux.cn报道)据新华社(王珏玢):记者从中科院南京地质古生物研究所获悉,由中、美两国古生物学者组成的团队最新研究发现,海平面上升很可能是导致地球历史上规模最大的一次生物大爆发的重要原因。这项发现,对人类理解地球环境变化与生物演化关系具有重要价值。

发生在4.85亿年至4.44亿年前的奥陶纪生物大辐射,是已知地球历史上规模最大的一次生物大爆发。在这次持续4000多万年的物种爆发事件中,目、科、属和种等较低级别的生物分类单元大量增加。到奥陶纪大辐射后,海洋中科一级别的生物多样性达到寒武纪大爆发后的3倍多。但长期以来,具体是什么导致了奥陶纪生物大辐射,缺少明确证据。

位于我国秦岭以南的扬子台地,从寒武纪晚期至奥陶纪早中期是海洋中距海岸线较近、适于生物生存的有氧透光平台状地带。对这一地区的地质研究,是了解奥陶纪生物大辐射环境背景的重要依据。此次研究中,中、美两国学者组成的科研团队对湖北省松滋市刘家场镇响水洞一处地质剖面展开了详细的沉积学研究。

研究发现,进入奥陶纪后,扬子台地边缘面向海洋一侧以海绵、微生物礁为特色的灰色泥粒、颗粒灰岩逐渐被含生物碎屑的紫红色含泥质灰岩取代,在台地内部,这些泥粒、颗粒灰岩则被碳酸盐岩和碎屑岩混合沉积物取代。这说明,随着海平面的上升,扬子台地由浅变深,存在一个逐渐被淹没的过程。此外,随着地质构造运动以及风化作用的加强,一些陆地上的岩石和泥沙被冲进海中,增加了海水中营养物质,改变了海洋中生物的生存环境。

此项研究的组织者、南古所研究员詹仁斌说,从时间上讲,这次海平面上升、以及扬子台地淹没,恰好发生在华南奥陶纪生物多样性第一次大幅增长之时,这很可能与当时的物种爆发存在直接关联。在奥陶纪早中期,适于生物生存的浅水透光带由平坦海底逐渐变成了缓坡,且海底仍然有足够的氧气存在,这就增加了不同的生态位,为各类不同需求的生物提供了更多繁衍甚至繁盛的契机。

该研究成果已于近期发表在国际古生物期刊《三古》杂志上。




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