皇家永利

显生宙以来，地球已经历了五次生物大灭绝，并且每次生物灭绝都推动着生物界的快速演化。特别是当今地球正面临着温室气体浓度增加、全球气候变暖、海洋酸化等一系列环境问题，并引发了生物多样性的快速锐减，有科学家提出“第六次生物大灭绝”已经来临。通过地质记录中生物灭绝事件的成因过程的分析，可以为当今地球环境演变和生物多样性变化趋势的预测提供重要的借鉴作用。

晚泥盆世弗拉期-法门期（F-F）之交是陆地和海洋生态系统的重要变革时期，并且发生了显生宙五大生物灭绝事件之一的F-F事件（或称Kellwasser事件）。探索F-F事件的成因机制对于认识地球生命发展历程具有十分重要的科学意义。为此，国内外学者提出了地外行星撞击、火山活动、缺氧、海平面变化、海水富营养化、热液金属毒化等一系列假说。然而迄今为止，F-F事件的成因之谜仍争论不休。最近大量证据表明，气候变化对地球生物多样性的影响扮演着十分重要的角色(e.g.Trotter et al., 2008; Sun et al., 2012)。因此，查明F-F之交气候变化过程对于理解F-F生物灭绝事件的成因机制具有重要意义。

气候变化的研究需要解决两个难题：一，确定古气候变化的替代指标；二，建立目的层高精度地层时间坐标。由于前人皇家永利晚泥盆世F-F之交气候变化的研究受这两方面因素的制约，目前国内外学者对该时期气候变化的认识一直存在争议。磷酸根氧同位素作为恢复古气候的重要替代指标，因其较强的抗成岩作用能力，已在古生代气候研究中得到了广泛应用(e.g.Joachimski and Buggisch, 2002; Trotter et al., 2008; Sun et al., 2012)。作为海相微体化石的牙形石（某种已灭绝的海生脊椎动物的骨骼器官，形态微小，形似鱼牙和蠕虫动物的颚器），因其广泛的时空的分布（分布于寒武纪至三叠纪地层中），在构建高精度地层时间坐标方面已得到广泛应用。另一方面，牙形石因其特殊的磷酸盐成分亦成为了古气候研究的良好载体。Joachimski和Buggisch (2002)利用牙形石磷酸根氧同位素恢复了F-F之交古特提斯洋西部海域的海水古温度，但是由于受地层凝缩和地域分布局限的制约，该时期全球古气候变化过程至今仍无定论。

为揭示晚泥盆世F-F之交古气候变化过程，黄程博士与中国地质大学（武汉）龚一鸣教授和德国埃尔朗根-纽伦堡大学Michael M. Joachimski教授开展了合作研究。研究基于华南地区地层沉积的优势和前期构建的高分辨率牙形石生物地层时间框架的基础(Huang and Gong, 2016)，利用牙形石磷酸根氧同位素建立了晚泥盆世F-F之交高分辨率表层海水古温度曲线(Huang et al., 2018)。结果显示晚泥盆世F-F之交发生了两次大幅度的快速降温。通过与生物多样性变化的对比研究发现，降温事件与F-F之交生物大灭绝同步。结合现代生物对气候变化的响应，该研究认为晚泥盆世F-F之交的快速降温是造成晚泥盆世生物灭绝的主要原因。该研究不仅填补了古特提斯洋东部海域的关键古气候数据，而且对揭示全球晚泥盆世F-F之交古气候变化过程和生物灭绝机制提供了新的认识和证据。该研究成果发表于国际著名地学类自然指数期刊《Earth and Planetary Science Letters》。

晚泥盆世古地理及研究区位置图（左），华南晚泥盆世F-F之交牙形石氧同位素、碳酸盐碳同位素及海平面变化图（右）

晚泥盆世F-F之交表层海水古温度变化和生物多样性变化对比图（左），研究区牙形石扫描电镜图（右上）和光学显微镜图（右下）

论文相关信息：Huang, C., Joachimski, M. M., Gong, Y. M., 2018. Did climate changes trigger the Late Devonian Kellwasser Crisis? Evidence from a high-resolution conodont δ¹⁸O_PO4 record from South China. Earth and Planetary Science Letters, 495: 174–184. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.05.016

主要参考文献

Huang, C., Gong, Y.M., 2016. Timing and patterns of the Frasnian–Famennian event: evidences from high-resolution conodont biostratigraphy and event stratigraphy at the Yangdi section, Guangxi, South China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 448:317–338.

Joachimski, M.M., Buggisch, W., 2002. Conodont apatite δ¹⁸O  signatures indicate climatic cooling as a trigger of the Late Devonian mass extinction. Geology, 30:711–714.

Sun, Y. D., Joachimski, M.M., Wignall, P.B., Yan, C., Chen, Y., Jiang, H., Wang, L., Lai, X., 2012. Lethally hot temperatures during the Early Triassic greenhouse. Science, 338:366–370.

Trotter, J. A., Williams, I. S., Bames, C. R., Lécuyer, C., 2008. Did cooling oceans trigger Ordovician biodiversification? evidence from conodont thermometry. Science, 321:550–554.