最新研究发现：史上首次生物大灭绝持续仅二十万年

工作人员在云南省昭通市永善县万和段开展了实地工作。中国科学院南京地质古生物研究所

在已知的地球历史上，已经发生了五次全球大规模灭绝，其中奥陶纪末期的大规模灭绝是第一次。灭绝持续了多久？1月6日，记者从中国科学院南京地质古生物研究所获悉，由中国、澳大利亚、美国等国古生物学家组成的研究小组最近发现，地球历史上第一次大规模灭绝事件仅发生在20万年之内。相关研究成果发表在《固体地球科学》上，引起了学术界的关注。

探索和克服科学问题的八年

奥陶纪末期生物的灭绝严重破坏了海洋生态系统，导致当时85%的海洋物种灭绝。科学界普遍认为灭绝与冰川作用有关，但其持续时间、过程和具体机制尚未确定。

这一次，研究小组花了8年时间在中国南方勘探和检查了100多个奥陶系-志留系界线剖面。中国科学院南京地质古生物研究所研究员、本次研究的主要组织者之一詹告诉记者，在奥陶纪，中国南方大部分地区现在处于深水中，形成了大量黑色页岩。冰川影响变化不明显，给研究带来很大障碍。

然而，在云南省永善县，研究人员发现奥陶系-志留系界线连续完整，出露良好。“黑色页岩和石灰岩在这一带互层。地质学通常认为黑色页岩是在深水中形成的，而石灰石可以沉积在浅水中。因此，这个地方记录了当时水位深度的变化，并保留了第一次大规模灭绝期间的化石沉积物记录。”詹任彬说。

令研究人员高兴的是，在这个24.3米的夹层中还保存了23层杂色岩石。詹说，膨润土是由火山灰沉积而成，含有一种特殊的矿物——火山锆石，其中的放射性同位素铀会衰变为铅。"通过探测衰变的程度，我们可以计算出具体的时间."

在这些时代和详细的沉积学研究的基础上，研究人员首次结合不同岩性沉积速率的差异，最终发现奥陶纪末期的灭绝发生在4.311亿年前至4.299亿年前的20万年间。

冰川引发生物灭绝

展告诉记者，奥陶纪末期灭绝的原因与其他时期大不相同。历史上，地球上曾有过许多大冰期，如石炭纪冰期和第四纪冰期。这些时期的冰川规模不小于奥陶纪末期，但没有生物大规模灭绝。

国际同行研究认为，奥陶纪末期冰河时期造成的冰盖达到1.5亿立方公里，大约是今天地球南极和北极冰盖总和的6倍。如此大规模的冰帽导致全球海平面迅速下降100-150米，大多数海洋生物遭受了“灭绝的灾难”。大门内的许多生物群体已经灭绝，最终被新的群体取代。自从寒武纪生命大爆发以来，地球上的生物遭受了第一次灾难。

“20万年只是地质史上的一个短暂的瞬间。但是灭绝对海洋生态系统打击很大。当时，85%的海洋生物因为没有时间迁移或不能适应新的生活环境而灭绝，原有的生物群落结构崩溃了。”詹任彬说。

同时，詹认为，这种大规模灭绝在地球上已经发生过几次，这是自然发展的规律。“虽然有些生物已经被消灭了，但另一批新的生物将会再次繁盛起来。地球上已经发生了五次大规模灭绝，每次大规模灭绝后生命的繁荣程度都远远超过以前。”

这为研究大规模灭绝的原因和机制提供了重要依据。

大规模灭绝的过程和机制一直有争议。其中一个重要原因是，尽管与大规模灭绝有关的地层具有相对精确的生物地层控制，但长期以来缺乏高精度的年代界限，从而限制了对奥陶纪末期大规模灭绝时间界限和机制的解释。

与其他时代相比，奥陶纪沉积物相当特殊。在奥陶纪，有效的火山灰记录非常有限，因此很难划分具体的时间。到目前为止，国际公认的参考年龄是通过数学模型计算的，而不是通过从火山灰测量的精确数据。

在本次研究中，该团队共测量了23层膨润土，最终获得了4层有效数据，为奥陶系具体年龄的研究提供了更加准确的数据支持。

同时，这次的实测数据非常接近奥陶系和志留系的时限，野外地层的差异只有1米左右，给出了迄今为止这两次时限的最准确估计，即约442.67±0.24万年前。

这一成果为人类准确研究奥陶纪末期生物大灭绝的原因和机制提供了重要依据，也为相关地质时代的划分提供了新的尺度。