二叠纪-三叠纪之交生物大灭绝与残存

当今人类正在面临大气二氧化碳浓度升高、全球变暖、海洋酸化等一系列气候环境问题,有科学家提出这可能导致第6次生物大灭绝.类似的灾难事件在地质历史上多次发生,因此以史为鉴、以古示今才能更好地认识、应对和解决这些问题.显生宙最大的一次生物灭绝事件发生在2.52亿年前的二叠纪-三叠纪之交,超过90%的海洋物种永久消失.此次生物灭绝的过程和原因一直是科学家关注和致力解决的关键科学问题之一.近年来的研究表明当前人类面临的这些极端的气候环境事件在2.52亿年前也都有发生,而且更为严重.本文重点围绕近年来有关二叠纪-三叠纪之交的生物和环境事件研究进展,结合化石和环境指标的地质记录以及生物与环境之间的相互作用关系,总结生物灭绝的过程和形式及相关环境因子的贡献,并探讨残存生物能够躲过这次灾难事件得以延续和发展的内在机制和外界原因.      

古生物学研究新进展三则

<正>1)海水酸化或为2.5亿年前海洋生物大灭绝的元凶由中国和意大利科研人员组成的团队在一项最新研究中,找到了距今约2.52亿年前海水酸化影响生物生存的证据。他们发现,在大灭绝期间部分腕足动物的钙质壳的纤维结构变小,通过大灭绝事件得以生存;大部分腕足动物的钙质壳壳质结构没有变化,最终在二叠纪末期灭绝。这一发现,为解释二叠纪末期为何会发生地球演化史上最严重的一次     

地质动态两则

1　火山大爆发造成二叠纪的生命大灭绝地质学家发现 ,发生在 2 50Ｍａ前的火山大爆发喷发出的岩浆所覆盖过的面积 ,比以前所知的大两倍 ,这有可能是造成地球史上最大灭绝事件的二叠纪大灭绝之主因。二叠纪末期 ,有 85%的海洋生物和 70 %的陆生生物从此永远在地球上消失。该灭绝事件之壮观前所未见 ,就算是白垩纪末期的恐龙大灭绝也只不过是其三分之一的规模而已。与此同时 ,西伯利亚被上百万平方公里的岩浆淹没。科学家早已怀疑这两者间的关联。这种可能性不小 ,因为据《自然科学情报》(ＮａｔｕｒｅＳｃｉｅｎｃｅＵｐｄａｔｅ,0 6 0 7 2…     

“中国的乐平统及二叠纪末生物大灭绝研究”获2010年度国家自然科学二等奖

<正>由已故金玉玕院士领导的,沈树忠、王向东、王玕、曹长群研究员等参与完成的"中国的乐平统和二叠纪末生物大灭绝"获得2010年度国家自然科学二等奖。这项成果属于地球科学领域关于地质历史时期重大生物演化事件及其环境背景的国际前沿性基础研究。在整个地质历程中发生了5次生物大灭绝事件,二叠纪末期(2.5亿年前)的生物大灭绝代表显生宙地球生态系统     

古环境、古气候分析对P-T之交灭绝事件的启示——以豫西济源孙家沟组为例

二叠纪—三叠纪之交,海洋和陆地均经历了地球历史上最严重的生物危机,大灭绝事件前后沉积环境的恢复及古气候的重建是生物大灭绝事件研究的基础。济源盆地位于华北板块南缘,二叠纪—三叠纪陆相地层发育完整且接触清晰,是研究华北板块二叠纪—三叠纪之交古气候和沉积环境演化的良好区域。以豫西济源大峪镇剖面孙家沟组为研究对象,综合运用岩石学、沉积学、古生物学和地球化学方法对研究区进行了系统研究。结果表明：济源孙家沟组从下部曲流河环境逐渐过渡为滨湖环境。孙家沟组下、中段地化数据表明当时的年降水量较低,古温度与化学风化强度较高,反映了干旱—半干旱为主的气候特征,可能为全球性巨型季风影响的结果,并由此导致了“济源动物群”的消失和微生物成因沉积构造（MISS）的发育。中段沉积期末期气候向湿润转变,到上段顶部干旱气候再次占据主导地位并持续至早三叠世。整体上,孙家沟组沉积期呈湿润—干旱—半湿润—干旱的气候变化,干旱炎热的气候可能是研究区陆地生态环境遭到破坏的重要原因,环境的退化加剧了陆相生物灭绝;根据岩性特征、古气候、古环境、MISS等,综合推测P-T之交灭绝事件发生在孙家沟组沉积期早期。     

火山大爆发造成二叠纪大灭绝

地质学家发现在２．５亿年前的火山大爆发喷发的岩浆所覆盖过的面积，比以前所知的大两倍，这有可能是造成地球史上最大灭绝事件的二叠纪大灭绝之主因．二叠纪末期，有８５％的海洋生物和７０％的陆生生物从此永远从地球上消失．该灭绝事件之壮观前所未见，就算是白垩纪末期的恐龙大灭绝也只不过是其三分之一的规模而已．与此同时，西伯利亚被上百万平方公里的岩浆淹没．科学家早已怀疑两者间的关联．这种可能性不小，因为据《自然科学进展》（NatureScienceUpdate，２００２－０６－０７）报道，英国Leicester大学的AndrewSaunder等人发…     

新观点与新发现

<正>二叠纪末生物大灭绝持续约6万年中国科学院南京古生物研究所沈树忠研究员与美国麻省理工学院的研究人员,对浙江长兴煤山剖面的火山灰进行了精细的高精度定年和碳同位素分析。结果表明,在煤山剖面中,标志生物大灭绝开始的25层火山灰为251.941百万年,而标志大灭绝结束的28层火山灰为251.88百万年,这意味着二叠纪末导致近95%的海洋生物和约     

晚二叠世海洋生物大灭绝的新假说

正二叠纪大灭绝事件发生在距今约2.5亿年前的二叠纪末期,是有史以来最严重的生命大灭绝事件,造成了地球上96%的物种灭绝,包括90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物。长期以来,对造成生命大灭绝事件的原因众说纷纭,先后提出过"陨石撞击说","大规模火山喷发说"等多种假说。最近,一个由德国莱布尼茨研究所的科学家Martin Schobben领导的跨国研究小组通过对伊朗两个晚古生代地层剖面的研究,提出了晚二叠世生命大灭     

晚泥盆世弗拉期-法门期(F-F)之交海洋氧化:来自华南垌村剖面碳酸盐岩Ce异常证据

晚泥盆世弗拉期-法门期(Frasnian/Famennian,以下简称F-F)之交的生物灭绝事件是显生宙以来五大生物灭绝事件之一,这次灭绝一般认为与全球海洋缺氧有关。华南广西桂林是我国F-F地层最为发育、研究程度最高的地区之一,本研究利用碳酸盐岩Ce异常指标,对桂林地区垌村剖面F-F期间的古氧化还原条件进行了重建。结果表明,F-F期间碳同位素的正漂移对应着表层海洋的氧化而非先前广泛认为的缺氧。将这一发现与先前同一地区的地球化学和古生物数据相结合并进行综合分析,我们认为气候快速波动在F-F期间生物与环境巨变中扮演了最为关键的角色。气候变冷使得海水氧溶解量增加和赤道—极地之间海水温度梯度变大,海洋表层环流和垂直翻转变得更加活跃,导致深水营养物质向海洋表层的输送量增多,有效促进表层海洋初级生产力和有机碳埋藏通量升高,进而引起全球海水碳同位素值的提高。因此,本研究支持全球气候快速变冷而非海洋缺氧导致了F-F大灭绝事件。     

遗迹化石对显生宙5大生物-环境事件的响应

通过系统梳理与奥陶纪-志留纪、晚泥盆世弗拉期-法门期、二叠纪-三叠纪、三叠纪-侏罗纪、白垩纪-古近纪之交 的5次生物大灭绝期遗迹化石记录相关的生物和环境事件,发现遗迹化石对5次大灭绝事件为负响应,即在大灭绝事件之后 的残存期和复苏期期间,遗迹化石的多样性、丰度、潜穴直径、生物扰动强度、遗迹组构阶层都大为减小.遗迹化石反映的造迹 生物行为习性和觅食策略在5次生物大灭绝事件后也各有不同,食沉积物性觅食策略在晚奥陶世和晚白垩世大灭绝事件之 后占据主导,滤食性觅食策略在晚三叠世大灭绝事件之后占据主导,机会主义遗迹(如Planolites)、食沉积物性和滤食性等多 种觅食策略和行为习性在晚泥盆世F-F和晚二叠世两次大灭绝事件之后占据主导.晚泥盆世F-F和晚二叠世两次大灭绝事件 之后,遗迹化石记录了底栖生物系统由简单向复杂、由二维向三维生态空间拓展的变化趋势.      

川东卧龙河地区长兴晚期自然伽马异常及其环境启示意义

目前研究表明,深水环境缺氧团向浅水扩散是导致二叠纪末生物危机事件的重要诱因,然而其作用过程仍存在较大争议。四川盆地东部晚二叠世长兴期主要为台地环境,通过对研究区内卧龙河构造连续沉积的井剖面对比研究发现,在二叠纪末生物大灭绝界线之前的碳酸盐岩地层中自然伽马值整体出现异常正偏。当碳酸盐岩地层中泥质含量、钍和钾的含量相对较少时,自然伽马主要反映铀含量变化,进而指示海水氧化还原条件。长兴晚期区内台地环境显现出不同程度的缺氧效应,并持续发展直至生物大灭绝的来临。区内长兴组自然伽马值异常记录了长兴晚期海洋氧化还原过程,同时也见证了重大地质转折期将至时环境的不稳定性。     

“深时环境、气候与生命”主题专辑目次

<正>当前由于全球变暖趋势不断加剧,逐渐升高的大气CO_2浓度使地球向更温暖的气候状态发展,可能在未来百年尺度内达到"温室气候"。这种气候恰好不属于人类演化过程中和当前所处的"冰室"气候状态。因此,国际科学界面临的重大科学命题就是,地球如何从冷变暖进入"温室气候"状态?变暖过程中地表环境-气候-生物体系的变化及其相互关系如何?为了深入理解这种变化,以探究"深时(Deep     

病毒与细菌等微生物在地球生物演化史上的作用

病毒与细菌统称为微生物。病毒与细菌之害是生物生存遭遇到的最大的灾害,不仅在人类社会历史上留下了深重灾难,而且在地球生物演化史上也是大灭绝的重要推手。虽然病毒和细菌难以形成实体化石,但却以一种特殊的分子化石成为了侦探地质时期生物大灭绝的神针。本文以地球微生物学为指导,以蓝细菌和绿硫细菌分子化石为例,综合有关研究成果,解读了微生物学、病毒和细菌以及微生物岩的有关知识,帮助人们认识地球生物演化史上二次重要的大灭绝事件。本文还从人类演化过程中的农业革命,阐明了人菌共生关系及带来的启示。     

全球变暖与太阳活动

目前人们普遍认为全球气候变暖与人类大量排放温室气体导致的温室效应有关.近日日本横滨国立大学环境信息研究院的伊藤公纪教授研究了200 a来地球平均气温和太阳磁场强度的关系,发现两条曲线基本吻合（2005）.伊藤公纪由此推断太阳活动对气候变暖也有影响,仅用温室气体增加解释气候变暖可能不够全面.     

上扬子地区下三叠统飞仙关组一段:大灭绝后从停滞海洋到动荡海洋的沉积记录

在P—T界线生物大灭绝事件以后的早三叠世早期,上扬子地区广泛沉积了低能环境纹层状微晶灰岩、灰质页岩或条带状灰岩沉积,代表了P—T事件之后早三叠世最早期上扬子地区所处的古特提斯海海洋循环的近乎停滞;该套低能环境静水沉积广泛见于江油、广元、旺苍、重庆等地剖面中。上覆于停滞海洋沉积之上的是角砾状灰岩、扁平砾石灰岩、丘状交错层理颗粒灰岩、沙纹层理粉砂岩等和风暴作用有关的动荡海水沉积;低能环境沉积与动荡海水沉积之间常见冲刷、侵蚀界面,这都反映了上扬子地区从停滞海洋到动荡海洋的地质记录。川西北地区角砾状灰岩分布面积大、成因特殊,而扁平砾石灰岩是早三叠世典型的与风暴作用有关的错时相灰岩。沉积岩石显示的从静水条件到与风暴有关的动荡水条件的环境变化,预示着早三叠世早期生物大灭绝以后不同寻常的古海洋和古气候变化。P—T生物大灭绝可能对早三叠世早期古气候和大气循环起到了显著作用,P—T事件后生物对整个地球系统的调节作用减弱,地球系统向极端情况发展的趋势将得不到有效制约,全球古环境与古气候可能因此变得极端恶劣。     

白垩纪至早第三纪的极端气候事件

地球科学界正在将预测未来气候变化的研究重点放到地球过去突然发生的气候变暖事件。白垩纪至早第三纪发生的极端气候事件被认为是最接近于现今的地球系统,对其研究有利于理解现今地球系统过程在碳循环快速搅动时的响应。这些气候事件主要包括：古新世-始新世最热事件（PETM,～5 5 MaBP）、早阿普第晚期和森诺曼-土仑界线的大洋缺氧事件（OAE1a,～120 Ma;OAE2,～93．5 MaBP）。PETM事件是中白垩世以来一次突然变暖事件,在10 ka年以内深海温度增加～5 ℃,表层海水温度增加 4～8 ℃,而δ¹³C至少发生 3．0‰的负偏移。目前普遍认为PETM事件是由于海洋气水化合物（CH₄）的巨量释放造成的。大洋缺氧事件（OAEs）记录了海洋环境下有机质的大量埋藏,代表了碳循环和海洋生物系统的重大搅动事件。综合大洋钻探计划（IODP）将极端气候确定为优先研究领域,将采取特定的钻探策略,在世界大洋范围内获取最低限度蚀变的新生代至白垩纪沉积物,研究精度要求达到米兰柯维奇的天文调谐时间尺度,其最终目标是定量描述过去全球气候变化,并为未来气候变化预测提供依据。     

全球早白垩世大规模岩浆活动、铁矿床形成及与气候变化的可能耦合关系

地球系统科学是当今地球科学的研究前缘,早白垩时期全球气候经历了巨大的变化,前人为此做了大量的研究工作,但就铁矿形成与环境变化方面的研究还鲜见人提及。本文针对早白垩世大规模岩浆活动、铁矿成因、温室气体的释放及对气候变化的可能耦合关系做探索性的研究工作。本文主要通过大数据统计、整理分析、制图对比等科学手段,论证早白垩世各重要地质事件之间的耦合关系。发现早白垩世的大规模岩浆活动和铁矿爆发巅峰期、陆相红层的出现有着非常吻合的时间一致性。推测早白垩世时期大规模岩浆活动以及铁矿床的形成释放大量CO_2温室气体。大气中CO_2温室气体含量急剧增加导致大气环境温度升高,Fe~(2+)变成Fe~(3+)导致了大陆红层的形成;大气中CO_2温室气体含量急剧增加也导致了大气中氧气含量变低,致使后生生物为了适应这种极端环境气候个体趋向于小型化。因此,铁矿床爆发式成矿作用间接地导致了当时气候环境变化和生物演化方向。在当今面临的全球变暖的大环境下,我们更要加深了解和我们当代很相似的晚中生代时期,以便更加主动的应对以后的气候环境变化和生物发展。     

三叠纪末期全球生物大灭绝事件研究综述

三叠纪末期生物大灭绝是全球地质历史时期五大生物灭绝事件之一,它致使海洋生态系统中约53%的属和80%的种灭绝。显著灭绝的生物包括菊石类、牙形类、放射虫类和陆地四足动物,发生部分灭绝的生物包括腕足类、介形类、双壳类和珊瑚类等。中大西洋火成岩省（CAMP）的爆发与三叠纪末期生物大灭绝在时间上具有较高的一致性,其火山的高强度和大面积喷发被认为是导致此次灭绝事件发生的主要原因。CAMP爆发释放出大量的CO2、SO2和CH4等气体,一方面温室效应促使海平面升高,物种栖息地面积减少、海洋酸化和海洋缺氧等事件直接威胁着海洋和陆地生物的生存环境;另一方面温室效应亦会引发全球性森林火灾,造成陆地植物减少,大量植物碳屑注入海洋使其发生富营养化,又因伴随海洋酸化作用（碳酸化和硫酸化）,海洋古生产率发生崩溃。不同地质时期生物大灭绝的发生往往伴随着剧烈的环境变化,在三叠纪末生物大灭绝期,这些变化多表现为古大气成分和古气温动荡、古火灾频繁、海洋酸化、海平面升高和海水缺氧等,它们之间的综合作用最终导致三叠纪末期全球生态系统失稳。在全球多个三叠纪—侏罗纪之交（TJB）剖面均可以识别出3次明显的碳同位素负偏移,最显著的1次发生于瑞替期末,早于TJB。上述情况说明,三叠纪末期生物大灭绝虽然是全球性事件,但并不是1次发生的,具有分阶段性、非同步性、区域性和有选择性等特点。     

三叠纪末期全球生物大灭绝事件研究综述

三叠纪末期生物大灭绝是全球地质历史时期5大生物灭绝事件之一,它致使海洋生态系统中约53%的属和80%的种灭绝。显著灭绝的生物包括菊石亚纲、牙形类、放射虫目和陆地四足动物,发生部分灭绝的生物包括腕足动物门、介形亚纲、双壳纲和珊瑚纲等。中大西洋火成岩省(CAMP)的爆发与三叠纪末期生物大灭绝在时间上具有较高的一致性,其火山的高强度和大面积喷发被认为是导致此次灭绝事件发生的主要原因。CAMP爆发释放出大量的CO₂、SO₂和CH₄等气体,一方面温室效应促使海平面升高,物种栖息地面积减少、海洋酸化和海洋缺氧等事件直接威胁着海洋和陆地生物的生存环境;另一方面温室效应亦会引发全球性森林火灾,造成陆地植物减少,大量植物碳屑注入海洋使其发生富营养化,又因伴随海洋酸化作用(碳酸化和硫酸化),海洋古生产率发生崩溃。不同地质时期生物大灭绝的发生往往伴随着剧烈的环境变化,在三叠纪末生物大灭绝期,这些变化多表现为古大气成分和古气温动荡、古火灾频繁、海洋酸化、海平面升高和海水缺氧等,它们之间的综合作用最终导致三叠纪末期全球生态系统失稳。在全球多个三叠...     

鄂西地区上泥盆统碳质粉砂岩及黄铁矿地球化学特征

晚泥盆世弗拉期—法门期(F-F)之交生物大灭绝事件一直是被学者关注的热点,事件的起因与机制并没有定论。前人对华南地区事件期沉积序列、地层同位素、底栖、微体生物和维管植物的类型及演化进行了研究。但对事件起始期下Kellwasser事件研究较为薄弱,对其古气候、古环境认识尚不足。针对这些问题,本文对鄂西地区上泥盆统黄家磴组碳质粉砂岩与沉积黄铁矿微量元素与硫同位素进行测试分析,探讨了下Kellwasser事件期气候与环境。研究获得下列认识：1)晚泥盆世弗拉期鄂西地区为淡水环境,气候潮湿,水温约为31℃;2)受陆源营养物质供给的影响,海洋中生物生产力较高,大量沉积有机质分解,厌氧带向下扩张,造成水体氧化—还原带分层;3)大气氧含量介于17.23%～21.18%,黄铁矿δ³⁴S介于-12.01‰～-4.67‰,均未见明显波动;4)下Kellwasser事件未表现出明显的火山喷发、海水缺氧与构造作用成因的特征。研究成果为理解F-F生物大灭绝事件起因提供了参考,也丰富了中-上扬子地区晚泥盆世古气候、古环境认识。