我国青年学者提出奥陶纪末生物大灭绝新机制

　　

图1 全球主要板块460-430 Ma古地磁极。（a）现代地理坐标；（b）冈瓦纳坐标

 

图2 450-440 Ma全球古地理重建

　　在国家自然科学基金项目（批准号：91855216、41230208、42002208、41888101）资助下，首都师范大学景先庆博士和杨振宇教授、中国科学院地质与地球物理研究所Ross Mitchell和万博研究员、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏研究员及中国地质科学院地质力学研究所仝亚博研究员，对造成奥陶纪末生物大灭绝及环境变化提出了一种新机制。相关成果以“真极移：奥陶纪-志留纪严重冰期和生物大灭绝的机制（Ordovician–Silurian true polar wander as a mechanism for severe glaciation and mass extinction）”为题，于2022年12月26日在线发表在《自然·通讯》（Nature Communications）上。全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-35609-3.pdf。

　　寒武纪生物大爆发以后，奥陶纪末期地球环境发生剧烈变化，出现了显生宙以来的第一次生物大灭绝及第一次严重的冰期事件。已有研究认为特殊的古地理格局和火山作用可能是这次生物大灭绝和冰期产生的主要原因。对此，科学界仍存在很大争议：一是这一时期是否有过剧烈的火山作用，以及火山作用如何影响这次生物大灭绝？二是这一时期的关键古地磁数据的缺乏，使得古地理重建方案是否能反映全球板块的分散性仍具有很大不确定性。三是最新的高精度年代学-古生物数据表明本次生物灭绝起始与结束时间较之前认为的更长，也没有表现出明显的两次脉冲式灭绝的模式。因此，奥陶纪末生物大灭绝在学术上仍然缺乏完美解释。

　　为了更精确地建立全球奥陶纪末古地理格局，研究团队对华南重庆秀山县志留纪回星哨组地层开展了详细的古地磁研究（图1）。结合前人研究结果，获得了一个高可靠性的早志留世古地磁极（438–435 Ma）。对全球奥陶纪末到早志留世古地磁结果系统总结，发现几乎所有板块在这一时期都具有50o左右的极移变化过程。这种多板块、大幅度、快速的板块运动行为，无法用传统的板块构造理论解释，而与地球的真极移造成的现象较一致。

　　研究团队在进一步排除其他影响因素后（如：赤道–轴向偶极子场，非偶极子场，构造旋转），认为奥陶纪末期在450–440 Ma之间地球发生过一次大约50o的真极移事件。真极移事件的发生可能是原特提斯大规模碰撞消亡，导致大量板片俯冲下沉且滞留在地幔转换带，从而使得特提斯域地幔转换带具有重力正异常，造成真极移并使其向赤道方向运动。

　　研究团队依据这一真极移事件，进一步精确重建了全球450–440 Ma板块的古地理格局（图2），可以很好地解释奥陶纪末期冰川发育的过程及成因。同时，快速的地理环境变化导致了奥陶纪末的生物大灭绝事件。