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科研人員在云南永善縣的奧陶系—志留系界線剖面考察。中科院南京地質古生物研究所供圖

進入顯生宙以來，地球一共發生過5次全球性大規模集群滅絕事件。其中，發生在4億多年前奧陶紀末的第一次生物大滅絕，其持續時間、過程和具體發生機制一直存在爭論。

科技日報記者6日從中科院南京地質古生物研究所獲悉，一個由中國、澳大利亞、美國等多國古生物學者組成的研究團隊，揭開了這層神秘面紗。

他們發現，這次生物大滅絕事件，僅發生在短短20萬年之間。這一成果，為人類精確研究大滅絕的成因和發生機制提供了重要線索。相關研究成果已于近日發表在國際期刊《固體地球科學》上。

冰川導致奧陶紀末生物大滅絕

奧陶紀是古生代的第二個紀，氣候溫和，淺海分布廣泛，現今1/3的陸地被淺海覆蓋，海平面比現在高出400米，是地球歷史海侵最嚴重的時代。這一時期，海生生物空前發展，腕足動物、三葉蟲、珊瑚、筆石等迅速演化，原始的脊椎動物開始出現，陸地上除了很低等的植物，沒有任何動物生存。

4.49億年前，地球進入奧陶紀晚期，正當所有生物悠哉生活的時候，顯生宙第一次大冰期的出現，導致了生物大滅絕，其滅絕規模位居第二，僅次于2.5億年前的二疊紀末生物大滅絕。

“奧陶紀晚期的冰期和生物大滅絕交織在一起。雖然奧陶紀后發生過多次大滅絕，但這些大滅絕事件都沒有明顯的冰期證據，而后面也發生過幾次大冰期，也沒有引發大規模滅絕。”此項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為，奧陶紀末生物大滅絕非常獨特。

當時的海洋生物遭遇了滅頂之災。“淺海生物對生活環境的要求相對較高，所以一旦環境發生突變，它們就難以適應，導致死亡。”詹仁斌說，像珊瑚、腕足動物、三葉蟲等生物門類的多個類群幾乎全軍覆滅，這次大滅絕重創了海洋生態系統，導致當時85%的海洋生物物種滅絕。科學界普遍認為，導致這場災難的罪魁禍首就是晚奧陶世的冰川事件。

滅絕速度比想象的要快很多

以往的定年技術不夠，科學家們僅從化石著手研究，比較公認的說法是，在奧陶紀末的100萬年以內，發生了這次大滅絕。

此次，中科院南京地質古生物研究所、廣州地球化學研究所、澳大利亞國立大學以及美國加州大學伯克利分校科學家組成的研究團隊，經過近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現一個連續完整的奧陶系—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，研究人員對其中保存的化石進行研究，并對巖層進行精確定年。

“云南永善縣發現的剖面比較特殊，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巖組成，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;石灰巖在相對較淺的環境下形成，帶殼的底棲生物曾在此大量繁育。”詹仁斌認為，這兩種巖石交替堆砌，意味著當時的海水深度發生了多次規律性變化，環境動蕩。

有火山活動的地方往往就會有火山灰，火山灰中的鋯石可用以測量地質年齡。課題組在剖面中發現了23層火山灰沉積，并在其中分析出大量鋯石，經過嚴格篩選后測得其中四層火山灰的精確年齡。再利用國際通行的方法進行測算，最終發現，奧陶紀末的這次大滅絕，發生在4.431億年前到4.429億年前，將原本以為100萬年的大滅絕時間間隔壓縮至短短20萬年。

從100萬年壓縮到20萬年以內，奧陶紀末生物大滅絕發生的速率要比原先想象的要快得多。“這一時期形成了大規模冰蓋，總規模達到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。”詹仁斌說。

20萬年，與人類的文明史相比是相當長的一段時間，但從地質歷史角度來看不過短短一瞬。當時，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新環境，最終對海洋生物造成了致命打擊。(實習生 季天宇 記者 張 曄)