 標(biāo)定地球歷史中的第一次生物大滅絕事件 ——奧陶系赫南特階“金釘子”湖北宜昌王家灣剖面  01. 前言 如果說地球的歷史是一本厚重的“萬卷書”，那么地質(zhì)剖面就是這本厚書的載體，而其中的“金釘子”則為我們閱讀這本書標(biāo)定了“頁碼”，并且是全球通用的標(biāo)準(zhǔn)頁碼。本文介紹的湖北宜昌王家灣剖面就是這樣一條“金釘子”剖面，她是奧陶系上奧陶統(tǒng)赫南特階底界的全球標(biāo)準(zhǔn)界線層型剖面（Global Boundary Stratotype Sections and Points，簡稱GSSP；陳旭等，2006），是標(biāo)記地質(zhì)歷史中4.45億年地層層位的國際標(biāo)準(zhǔn)。  圖1 奧陶-志留系國際年代地層表及赫南特階的位置 02. 剖面簡介 王家灣剖面位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)分鄉(xiāng)鎮(zhèn)大中壩村，宜昌市至保康縣的宜保公路旁（經(jīng)緯度：30°58′56″N、111°25′10″E），交通便利，易于到達(dá)。該剖面穿越奧陶-志留系界線，出露完整，沉積和生物序列連續(xù)；雖然厚度不大，但是筆石、腕足類、三葉蟲、軟舌螺等多門類化石保存非常豐富；且地質(zhì)構(gòu)造簡單，未遭受較強(qiáng)的變質(zhì)作用影響，具有良好的國際地層對比潛力，是全球同期地層記錄最好的剖面之一。  圖2 王家灣剖面全景 03. 研究歷史 王家灣剖面最早在1957年由中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所王鈺、穆恩之、李積金、葛梅鈺等測制，后經(jīng)多期的系統(tǒng)研究（Mu Enzhi et al., 1984；汪嘯風(fēng)等，1987；Chen Xu et al., 2000），建立了完整的生物地層序列，識別出準(zhǔn)確的地層界線位置和重要的地質(zhì)、生物事件記錄。在此基礎(chǔ)上，陳旭等將王家灣剖面建立為赫南特階底界“金釘子”的提案報告，于2004年10月被國際奧陶系分會表決通過，經(jīng)補(bǔ)充完善后，于2006年2月被國際地層委員會通過，同年5月由國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會正式批準(zhǔn)。  圖3 王家灣赫南特階全球界線層型剖面標(biāo)志碑 碑頂以赫南特階底界標(biāo)志化石：異形中間筆石（Metabolograptus extraordinarius）為造型 04. 地質(zhì)意義 王家灣剖面出露五峰組、觀音橋?qū)雍妄堮R溪組3套巖石地層單元，其中五峰組和龍馬溪組（下部）均為黑色碳質(zhì)、硅質(zhì)頁巖，產(chǎn)豐富的筆石化石，觀音橋?qū)訛槟噘|(zhì)灰?guī)r，產(chǎn)豐富的以腕足類為主的殼相化石。赫南特階底界“金釘子”以異形中間筆石（Metabolograptus extraordinarius）的首次出現(xiàn)為標(biāo)志，位于該剖面五峰組黑色頁巖頂界之下0.39m處。該剖面中還發(fā)育有另外一條重要的地層界線，即奧陶系與志留系之間的分界線，它以向上尖筆石（Akidograptus ascensus）的首次出現(xiàn)為標(biāo)志，位于龍馬溪組黑色頁巖底界之上0.23m處。在王家灣臨近的小河邊剖面，地質(zhì)學(xué)家們還識別出赫南特期重要的碳同位素正漂移事件（HICE），為該剖面增添了化學(xué)地層對比的方式和手段。  圖4 王家灣剖面地層劃分方案 左側(cè)為年代地層劃分 右側(cè)為巖石地層和生物地層劃分  圖5 五峰組黑色頁巖（風(fēng)化后為灰紫色）中的筆石化石  圖6 觀音橋?qū)幽噘|(zhì)灰?guī)r（風(fēng)化后為土黃色）中的腕足類化石 05. 奧陶紀(jì)末大滅絕 在地質(zhì)歷史中發(fā)生過5次生物大滅絕事件，奧陶紀(jì)末大滅絕為其中的第1次，它造成了全球約80%的物種消亡，以及奧陶紀(jì)晚期至志留紀(jì)早期多個化石門類群落組成的更替。王家灣剖面準(zhǔn)確地記錄了這一段歷史，大滅絕發(fā)生的層位基本對應(yīng)于五峰組頂部至觀音橋?qū)樱浜笥瓉碇玖艏o(jì)早期的快速復(fù)蘇。雖然關(guān)于這次大滅絕的成因仍眾說紛紜，但是觀音橋?qū)又袥鏊秃漳咸刎悇游锶核甘镜娜虮谑录瑹o疑是其中最重要和直接的控制因素之一。因此王家灣“金釘子”剖面對揭示赫南特期前后發(fā)生的岡瓦納大陸冰蓋擴(kuò)增、全球性降溫、海平面驟降和生物大滅絕等一系列重要地質(zhì)和生物事件的發(fā)生時間、過程和演變細(xì)節(jié)都具有重要的時間標(biāo)尺意義。 圖7 奧陶紀(jì)末大滅絕的地層記錄和環(huán)境事件（翻譯自Harper et al., 2014） 結(jié)語 良好的地質(zhì)剖面是地球歷史的承載者，是生物演化的記錄者，是數(shù)代地質(zhì)工作者心血的結(jié)晶，是開展地學(xué)研究和公眾科普教育的基地，是我們重要的地質(zhì)和文化資源，請積極、主動、認(rèn)真地保護(hù)她們！ 參考文獻(xiàn)： 陳旭，戎嘉余，樊雋軒，詹仁斌，Mitchell C. E.，Harper D. A. T.，Melchin M. J.，彭平安，F(xiàn)inney S. C.，汪嘯風(fēng). 2006. 奧陶系上統(tǒng)赫南特階全球?qū)有推拭婧忘c(diǎn)位的建立. 地層學(xué)雜志，30（4）：289-305. Mu Enzhi, Zhu Zhaoling,Lin Yaokun, Wu Hongji. 1984. The Ordovician-Silurian boundary in Yichang, Hubei. Stratigraphy and palaeontology of systemic boundaries in China. In: Nanjing Institute of Geology and Palaeontology (ed.). Stratigraphy and Palaeontology of Systemic Boundaries in China, 1. Ordovician-Silurian Boundary. Hefei: Anhui Science and Technology. 15-44. 汪嘯風(fēng)，項(xiàng)禮文，倪世釗，曾慶鑾，徐光洪，周天梅，賴才根，李志宏（地質(zhì)礦產(chǎn)部宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所編）. 1987. 長江三峽地區(qū)生物地層學(xué)（2），早古生代分冊. 北京：地質(zhì)出版社. 1-641. Chen Xu, Rong Jiayu, Mitchell C. E., Harper D. A. T., Fan Junxuan, Zhan Renbin, Zhang Yuandong, Li Rongyu, Wang Yi, 2000. Late Ordovician to earliest Silurian graptolite and brachiopod biozonation from the Yangtze region, South China, with a global correlation. Geological Magazine 137(6): 623-650. Harper D. A. T., Hammarlund, E. U., Rasmussen, C. M. ?. 2014. End Ordovician extinctions: a coincidence of causes. Gondwana Research. 25(4): 1294-1307. —end— 供 稿：陳清 張元動 編 排：王紹華 審 核：鄭秀娟 |
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