科技日报记者 代小佩
近日，《科学》子刊《科学进展》（Science Advances）在线发表中国科学院院士邹才能团队联合英国利兹大学、西南石油大学、中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、中国地质科学院学者完成的学术论文。该研究团队2018年在国际地学期刊《地质学》（Geology）刊文提出了“海洋硫化缺氧可能造成奥陶纪末底栖生物大灭绝”的认识。本项研究进一步发现，奥陶纪末浮游动物（笔石）灭绝与繁盛亦与该时期海洋硫化缺氧密切相关，这为理解奥陶纪末生物大灭绝的过程与机制提供了重要参考。
在地质历史中，全球发生过五次重大生物灭绝事件，最早的一次就发生在奥陶纪-志留纪转折期。该时期还伴随着一系列全球重大地质事件，如气候变冷（冈瓦纳冰期）、火山喷发、海平面快速升/降等。这些事件的触发因素及其相互之间的联系，是国际研究的热点领域之一。
邹才能院士研究团队持续聚焦重大地质事件与非常规油气富集、甜点区/段形成机理研究及其勘探评价。我国南方地区五峰组-龙马溪组页岩气产层沉积于奥陶纪-志留纪转折期，已累计产气近2000亿立方米，我国成为全球第二大页岩气生产国。不同于全球其他页岩气产层，五峰组-龙马溪组以发育黑色富笔石（graptolite）页岩为典型特征。笔石作为早古生代海洋中最具代表性的浮游动物，其灭绝与繁盛的触发因素一直被归因于气候变化。
据悉，奥陶纪-志留纪转折期笔石生物主要为两大类：生活在海洋水体中层的双笔石亚目（Diplograptina）种群和上层的新笔石亚目（Neograptina）种群。前者伴随着奥陶纪-志留纪转折期生物大灭绝事件快速减少，并在志留纪初期完全灭绝。后者不仅没有灭绝，而且在志留纪初期迅速繁盛，成为海洋中主要笔石种群。
研究者认为，两类笔石生物所呈现的选择性灭绝与繁盛，难以依靠传统的气候变化来解释。由于这两类笔石所生活水体的氧化还原条件存在差异，因此，研究者推测，海洋氧化还原条件的变化可能是笔石种群在奥陶纪-志留纪之交发生选择性灭绝与繁盛的重要原因。
研究团队以中国川南地区和英国苏格兰奥陶纪-志留纪地层为研究对象，并首次系统揭示了奥陶纪与志留纪之交海洋氧化还原条件、铁-磷循环与笔石生物种群的协同演化关系。
他们发现，凯迪晚期，铁化缺氧水体的扩张，为喜好贫氧-缺氧环境的双笔石亚目种群提供了更多栖息空间，促进了该种群的繁盛。凯迪末期至赫南特早期，硫化缺氧水体逐步扩张，导致双笔石亚目种群生存空间被显著压缩引发逐步灭绝，而生活在海洋上层、富氧环境的新笔石亚目种群却未受到明显影响。赫南特晚期至鲁丹早期，广泛的硫化缺氧扩张，不仅导致双笔石亚目种群进一步灭绝，还减弱了新笔石亚目种群受到的生态竞争压力，提高了水体表层营养化水平促进浮游藻类等勃发，最终引发新笔石亚目种类的快速繁盛。
研究团队表示，该项成果不仅为理解奥陶纪末生物大灭绝的过程与机制，以及当今全球海洋环境演化对生物多样性影响等方面提供重要参考，还为中国南方五峰组-龙马溪组异常高有机质页岩层段成因机制的研究、页岩气甜点区/段的评价提供重要科学依据。
（受访者供图）
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