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2.52亿年前的生物大灭绝事发“一瞬间”

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热度44票 浏览34次 时间:2018年10月07日 09:55
2.52亿年前生物大灭绝事件的地质剖面

2.52亿年前生物大灭绝事件的地质剖面

(化石网报道)据现代快报(ZAKER南京记者 胡玉梅):2.52亿年前的二叠纪末,地球上发生了一次惨烈的生物大灭绝事件。在这次大灭绝事件中,90%以上的海洋生物、约75%的陆地生物灭绝。如此惨烈的大灭绝,究竟是如何发生的,持续了多长时间?一直以来,科学家们试图解开这个谜。近日,由中科院南京地质古生物研究所研究员、中科院院士沈树忠领衔的国际合作团队最新研究认为,这次大灭绝事件发生时几乎没有预警迹象,是一次“突发性”事件,前后共花了3万年。

几乎没有二叠纪生物幸存

大灭绝事件发生在遥远的2.52亿年前,古生物学家们用什么样的手段来“破案”呢?化石是最直接的证据。由于浙江长兴煤山拥有完好的富含化石的岩石层,保存了地球生命和气候如何导致灾难性事件的迹象,因此,过去的二三十年,古生物学家们把目光都聚焦在那里,并取得了一定的科研进展。“不过,煤山的岩石剖面非常凝缩,生物大灭绝事件从发生到结束的整个过程,仅保存在约36厘米的地层中。”沈树忠说。

如何才能更好地揭开这个谜呢?沈树忠他们把目光瞄向了广西来宾蓬莱滩地层剖面。“蓬莱滩剖面沉积厚度比较大,可以看大灭绝事件更详细一些。”在沈树忠眼里,蓬莱滩地层比煤山“舒展”得多,二叠纪正常海洋生态系统的崩溃过程都记录在一层约2.3米厚的火山碎屑沉积之中。“从蓬莱滩剖面来看,2.52亿年前的大灭绝发生得非常突然、惨烈。从这个剖面来看,几乎没有二叠纪的生物幸存下来。”

整个大灭绝只花了3万年

“我们可以肯定,2.52亿年前的生物大灭绝是一次突发性事件,之前没有任何预警。”沈树忠说。

和沈树忠一起研究的中科院广州地球化学研究所陈军博士说,在2.52亿年前发生的大灭绝事件,之前并没有征兆,没有迹象表明海洋温度有大幅度波动,也没有迹象表明大气中二氧化碳的急剧流动。当海洋和陆地物种灭绝的时候,它们就这样在一个地质学的瞬间发生了。

“确切来说,持续的环境压力,积累到一定程度,或者说达到一个临界点,导致了一次突发的事件。”陈军说。

那么,这次大灭绝事件究竟花费了多长时间?通过对剖面中多层火山凝灰岩的高精度铀-铅同位素定年和精细的生物地层研究,古生物学家们把二叠纪末生物大灭绝事件的发生时间,精确卡定在距今约2.52亿年左右,整个灭绝过程按照最保守的估计,也就在3万年左右。要知道,在漫长的地质年代中,3万年相当于一瞬间。

生态系统崩盘不一定会提前预警

2.52亿年前,地球笼罩着一股死气,海洋上弥漫着一股臭鸡蛋的味道。抬眼望去,那些鲜活的生命都消失了……

沈树忠说,大灭绝事件发生后,发生了大幅度的升温现象。海水温度升高约6℃—8℃,当时地球表面的温度也有升温的现象。是什么原因导致的?目前尚不可知,因为温度升高的原因很多。不过,这些升温现象,进一步佐证了西伯利亚大规模火山喷发及同期华南地区周缘岩浆活动造成了环境剧变,并继而导致生物大灭绝的发生。

这次研究新成果,对于我们有什么警示意义吗?沈树忠说,从二叠纪末生物大灭绝事件来看,生态系统的破坏可以是一个长期积累的过程,在前期阶段反应并不明显,但一旦超过极限,可以在很短的时间内突然崩溃,所以对现代生态系统的警示作用很明显。

相关报道:最新研究表明二叠纪末生物大灭绝是一次突发性事件

(化石网报道)据中国科学院南京地质古生物研究所:距今约2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝,是地球生命历史中最具灾难性的生物灭绝事件,造成90%以上的海洋生物和约75%的陆地生物灭绝。过去二、三十年来关于这次大灭绝的研究,很多以浙江长兴煤山、四川广元上寺等经典地层剖面为研究对象,并取得了一系列重要进展,但上述剖面都存在一个明显的缺陷,即地层异常凝缩。以煤山剖面为例,生物大灭绝事件从开始到结束的整个过程,仅保存在约36厘米的地层中,而且可能存在多个沉积间断。

近日,由中国科学院南京地质古生物研究所沈树忠院士、美国麻省理工学院(MIT)Jahandar Ramezani博士和中国科学院广州地球化学研究所陈军博士等组成的国际合作团队,对广西来宾蓬莱滩“舒展型”二叠—三叠系剖面开展了系统研究,与煤山剖面相比较,该剖面相应地层的沉积速率要快100倍以上,这为进一步精细破解二叠纪末生物大灭绝的持续时间、环境背景及其灭绝原因等提供了重要契机。通过对剖面中多层火山凝灰岩的高精度铀-铅同位素定年和精细的生物地层研究,科研人员将二叠纪末生物大灭绝事件的发生时间,精确卡定在距今约251.939 ± 0.031百万年,生物大灭绝发生的过程非常截然,二叠纪正常海洋生态系统的崩溃过程记录于一层约2.3米厚的火山碎屑沉积之中,按照平均沉积速率计算,这一火山事件沉积可能不到3000年,整个灭绝过程按照最保守的估计,也就在3万年左右。蓬莱滩剖面的研究还表明二叠纪末生物大灭绝后幸存分子极少,这次灾难以后不同沉积环境背景下的幸存程度也很不同。

高分辨率地球化学数据显示,生物大灭绝发生之前,碳同位素存在多期幅度约为2–3‰的动荡起伏,且每次起伏都对应于约3–5 °C的温度变化及火山凝灰岩沉积,表明该时期火山活动对于古环境存在持续影响。最大幅度的快速升温事件,海水温度升高约6–8 °C,发生于最厚的一层火山凝灰岩沉积(第141层,灭绝层位)顶部,这不仅证实了先前浙江煤山、广元上寺以及伊朗地区等凝缩剖面二叠—三叠纪之交古海水温度变化的结果,也进一步佐证了西伯利亚大规模火山喷发及同期华南地区周缘岩浆活动造成了环境剧变,并继而导致生物大灭绝的发生。

相关成果9月19日在线发表于《美国地质学会通报》(GSA Bulletin)。此项研究得到中国科学院战略性先导科技专项(B类)、前沿科学重点研究计划项目的支持。
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