地球史上首次生物大灭绝事件仅发生在短短20万年之间
工作人员在云南省昭通市永善县万和剖面开展野外工作。中科院南京地质古生物研究所供图
（神秘的地球uux.cn报道）据光明日报（记者 郑晋鸣 通讯员 纪清钊）：在已知地球历史上，共发生过5次全球性的大规模集群灭绝事件，发生在4亿多年前奥陶纪末的生物大灭绝是其中第一次。这次生物大灭绝持续了多长时间？1月6日，记者从中科院南京地质古生物研究所获悉，一个由中国、澳大利亚、美国等多国古生物学者组成的研究团队新近发现，地球史上首次生物大灭绝事件仅发生在短短20万年之间。相关研究成果已发表在《固体地球科学》上，在学界引起关注。
八年探索攻克科学难题
奥陶纪末的生物大灭绝重创了海洋生态系统，导致当时85%的海洋生物物种灭绝。科学界普遍认为，此次生物大灭绝与冰川作用有关，但其持续时间、过程和具体发生机制等，一直没有定论。
此次，科研团队历时8年探索，在我国华南考察了百余条奥陶系—志留系界线剖面。此次研究的主要组织者之一、中科院南京地质古生物研究所研究员詹仁斌告诉记者，在奥陶纪，如今的华南地区大多数处在深水区，形成了大量黑色页岩，冰川影响的变化并不明显，给研究带来了很大的障碍。
但在云南永善县，研究人员发现了一段连续完整的、出露良好的奥陶系—志留系界线剖面。“这段剖面黑色页岩和灰岩相互夹层，地质学上一般认为，黑色页岩在深水中形成，而灰岩则在浅水中才能沉积下来。因此，这个地方记录了当时此地水位深浅的变化，完整保留了首次生物大灭绝期间的化石沉积物记录。”詹仁斌说。
更令研究人员欣喜的是，在这段24.3米的夹层剖面内，还保存了23层斑脱岩。詹仁斌介绍，斑脱岩由火山灰沉积而成，包含火山锆石这种特殊矿物，其中的放射性同位素铀会衰变成铅。“通过检测其中的衰变程度，我们就可以推算出具体的时间。”
以这些时间为基础，在详细沉积学研究的基础上，研究人员首次结合不同岩性的沉积速率差异，最终发现，奥陶纪末的这次大灭绝，发生在4.431亿年前到4.429亿年前的20万年间。
冰川作用引发生物灭绝
詹仁斌告诉记者，发生在奥陶纪末的这次生物大灭绝的原因和其他时代相比有很大差异。历史上，地球曾经出现过多次大冰期，例如石炭纪冰期、第四纪冰期等，这些时期的冰川规模并不比奥陶纪末的规模小，但均没有出现过生物大灭绝的情况。
国际同行研究认为，奥陶纪末的冰期造成的冰盖规模达到1.5亿立方千米，大约是今天地球南极和北极冰盖总和的6倍以上。如此大规模的冰盖导致全球海平面急速下降100-150米，绝大部分海洋生物遭受了“灭顶之灾”，许多门以内的生物类群灭绝并最终被新的类群取代，寒武纪生命大爆发以来的地球生物遭遇了第一次大劫难。
“20万年在地质史上不过短短一瞬。但这次大灭绝重创了海洋生态系统，当时85%的海洋生物因为来不及迁移或没办法适应新的生存环境而灭绝，原有的生物群落结构瓦解。”詹仁斌说。
同时，詹仁斌认为，像这样的生物大灭绝事件在地球上发生过数次，是自然界发展的规律。“虽然灭绝了一部分生物，但另一批新生物又将重新繁盛。地球上出现过5次大灭绝，每一次大灭绝后生物的繁盛度都远超从前。”
为研究大灭绝成因和发生机制提供重要依据
对于这次大灭绝的过程与机制，一直存在比较大的争议，其中一个重要原因就是，与大灭绝相关的地层层位虽然有比较精确的生物地层控制，但长期以来一直缺乏高精度年代学限定，从而制约了对奥陶纪末生物大灭绝时限和机制的解读。
相较其他时代来说，奥陶纪的沉积比较特殊。在奥陶纪时期，有效的火山灰记录十分有限，因此难以划分其中的具体时代，目前为止，国际上较为公认的参考年龄由数学模型计算得来，并非是根据火山灰测量出来的准确数据。
此次研究，团队总共测量了23层斑脱岩，最终得出4层有效数据，为奥陶纪具体时代的研究提供了更加准确的数据支撑。
同时，此次的测量数据与奥陶纪和志留纪的时间界限非常接近，在野外地层仅相差1米左右的距离，给出了这两个时代界限迄今为止最准确的一个估算值，即距今约442.67±0.24百万年。
这一成果，为人类精确研究奥陶纪末生物大灭绝的成因和发生机制提供了重要依据，同时也为相关地质年代的划分提供了新的标尺。（光明日报南京1月6日电）
《光明日报》（2020年01月07日 04版）
相关报道：《固体地球科学》：奥陶纪末生物大灭绝持续时间仅20万年
（神秘的地球uux.cn报道）据科技日报（实习生 季天宇 记者 张晔）：进入显生宙以来，地球一共发生过5次全球性大规模集群灭绝事件。其中，发生在4亿多年前奥陶纪末的第一次生物大灭绝，其持续时间、过程和具体发生机制一直存在争论。
科技日报记者6日从中科院南京地质古生物研究所获悉，一个由中国、澳大利亚、美国等多国古生物学者组成的研究团队，揭开了这层神秘面纱。
他们发现，这次生物大灭绝事件，仅发生在短短20万年之间。这一成果，为人类精确研究大灭绝的成因和发生机制提供了重要线索。相关研究成果已于近日发表在国际期刊《固体地球科学》上。
冰川导致奥陶纪末生物大灭绝
奥陶纪是古生代的第二个纪，气候温和，浅海分布广泛，现今1/3的陆地被浅海覆盖，海平面比现在高出400米，是地球历史海侵最严重的时代。这一时期，海生生物空前发展，腕足动物、三叶虫、珊瑚、笔石等迅速演化，原始的脊椎动物开始出现，陆地上除了很低等的植物，没有任何动物生存。
4.49亿年前，地球进入奥陶纪晚期，正当所有生物悠哉生活的时候，显生宙第一次大冰期的出现，导致了生物大灭绝，其灭绝规模位居第二，仅次于2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝。
“奥陶纪晚期的冰期和生物大灭绝交织在一起。虽然奥陶纪后发生过多次大灭绝，但这些大灭绝事件都没有明显的冰期证据，而后面也发生过几次大冰期，也没有引发大规模灭绝。”此项研究主要组织者之一、中科院南京古生物研究所研究员詹仁斌认为，奥陶纪末生物大灭绝非常独特。
当时的海洋生物遭遇了灭顶之灾。“浅海生物对生活环境的要求相对较高，所以一旦环境发生突变，它们就难以适应，导致死亡。”詹仁斌说，像珊瑚、腕足动物、三叶虫等生物门类的多个类群几乎全军覆灭，这次大灭绝重创了海洋生态系统，导致当时85%的海洋生物物种灭绝。科学界普遍认为，导致这场灾难的罪魁祸首就是晚奥陶世的冰川事件。
灭绝速度比想象的要快很多
以往的定年技术不够，科学家们仅从化石着手研究，比较公认的说法是，在奥陶纪末的100万年以内，发生了这次大灭绝。
此次，中科院南京地质古生物研究所、广州地球化学研究所、澳大利亚国立大学以及美国加州大学伯克利分校科学家组成的研究团队，经过近8年努力，在我国华南考察了百余条奥陶系—志留系界线剖面，最终在我国云南永善县发现一个连续完整的奥陶系—志留系界线剖面。这段地层完整保留了首次生物大灭绝期间的化石沉积物记录，研究人员对其中保存的化石进行研究，并对岩层进行精确定年。
“云南永善县发现的剖面比较特殊，近25米厚的剖面里高度凝缩了不同岩性的岩层。这些岩层主要由页岩和石灰岩组成，页岩主要是深水和较深水的沉积物，保存了笔石等生活在水体表层的漂浮生物；石灰岩在相对较浅的环境下形成，带壳的底栖生物曾在此大量繁育。”詹仁斌认为，这两种岩石交替堆砌，意味着当时的海水深度发生了多次规律性变化，环境动荡。
有火山活动的地方往往就会有火山灰，火山灰中的锆石可用以测量地质年龄。课题组在剖面中发现了23层火山灰沉积，并在其中分析出大量锆石，经过严格筛选后测得其中四层火山灰的精确年龄。再利用国际通行的方法进行测算，最终发现，奥陶纪末的这次大灭绝，发生在4.431亿年前到4.429亿年前，将原本以为100万年的大灭绝时间间隔压缩至短短20万年。
从100万年压缩到20万年以内，奥陶纪末生物大灭绝发生的速率要比原先想象的要快得多。“这一时期形成了大规模冰盖，总规模达到1.5亿立方千米，是今天地球南极和北极冰盖总和的6倍以上。”詹仁斌说。
20万年，与人类的文明史相比是相当长的一段时间，但从地质历史角度来看不过短短一瞬。当时，全球海平面急速下降100至150米，气温下降6—8摄氏度，一系列的快速变化让海洋生物来不及适应新环境，最终对海洋生物造成了致命打击。
