显生宙海洋生物事件：综述及其在地层学和地球历史研究中的应用

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Phanerozoic marine bioevents: A review with applications to stratigraphy and earth history

显生宙海洋生物事件研究揭示不同规模生物事件（如obrution事件、epiboles、全球性生物危机）的时空分布不均，其与地球系统过程（气候、构造）密切相关，但周期性规律缺失。事件层序学在划分地层和揭示全球性环境变化中具有双重价值，需结合多学科数据综合分析。

　　

卡尔顿·E·布雷特 | 詹姆斯·J·赞比托

美国辛辛那提大学地球科学系，地质/物理大楼500室，辛辛那提，俄亥俄州45221

引言

生命的历史充满了各种强度和影响范围的突发生物事件。长期以来，人们已经认识到这些大型生物事件的重要性，并且实际上这些事件被用来划分显生宙的主要时期，这一划分始于地质时期和时代的奠基者们的开创性工作，如默奇森（1839年）、塞奇威克和默奇森（1835年）、菲利普斯（1840年）等人的研究。这些由重大生物危机标志的日期不断被细化，并与岩石学、生物学、化学、天文学、磁性地层学以及序列地层学边界和系统剖面的详细数据相结合。这种细化日期的关键活动对于校准全球各地的地层并测试模式的相似性和差异性至关重要。事实上，这种比较分析对于区分局部、区域性和全球性影响是必不可少的（参见Cramer等人，2015年）。

事件地层学的概念起源于阿格（1973年）。“生物事件”（在此简称为bioevent）这一术语的现代含义是由瓦利瑟（1986年（编），瓦利瑟（1996a年（编））和瓦利瑟（1996b年）提出的。关于地层学中的生物事件概念后来被扩展到包括从区域到全球范围的较小规模事件。一个“生物事件”是指在地层序列中识别出的独特事件，在相对较短的时间内，某一广泛地理区域内化石组合发生了显著变化。“事件”一词无疑被过度使用了，“短期”和“广泛地理区域”这两个术语也存在问题。此外，在科学文献中，“事件”和“危机”这两个术语有时会互换使用（参见瓦利瑟（1996c年；豪斯，2002年；贝克尔等人，2016年，贝克尔等人，2020年，贝克尔，2025年）中的例子）。

本文对显生宙海洋环境中的事件进行了调查，旨在记录不同规模生物事件的时间分布及其在地球系统过程框架内的相似性和差异性、可能的原因和后果。本文讨论了几种类型和规模的生物事件，从通常是局部到区域范围的短暂化石沉积事件，到可能影响广泛区域、单个盆地甚至多个盆地的中等强度的突发变化，最后是全球性的生物事件和生物危机。所有讨论的例子都来自海洋领域；对陆地生物事件的调查超出了本文的范围。同时，也讨论了可能指示因果因素的相关现象，如沉积学和地球化学/同位素变化。然而，我们也强调了将这些生物事件应用于改进年代地层学的重要性，以及不同显生宙时期挥发性的变化对生物事件地层学研究的限制。此外，本文认为，采用“危机中的事件”这一层次化框架对于在科学界有效传达事件地层学信息以及将生物事件地层学作为理解地球历史的工具至关重要。

章节摘录

生物事件的定义、时间和间隔

广义上讲，根据考夫曼（1986年）和考夫曼与哈特（1996年）的定义，生物事件包括时间和/或空间上受限的生物事件，即“古生物事件”（布雷特和贝尔德，1997年），范围从区域性的破坏性沉积物到短暂的迁徙事件和协同入侵事件，这些事件标志着在沉积盆地尺度上记录的重要突发且通常同步的变化，再到最大规模的“全球生物事件”（考夫曼，1986年；

局部和区域性的短期生物事件：古生物破坏事件

布雷特等人（1997年）讨论了小规模的古生物事件，包括破坏性沉积层，即迅速被掩埋的化石组合，这些组合保存了化石层（布雷特和塞拉赫，1991年）。虽然这些沉积层记录了物理事件，但它们也代表了大规模的死亡事件，因此属于生物事件的一种形式（另见考夫曼和哈特，1996年）。例如，完全保存的三叶虫和棘皮动物破坏性沉积层（布雷特，2012年；帕顿等人，2019年；图2，图3）。

破坏性沉积层必须记录一个“瞬间”的情况

增生和中断

下一个更大时间和地理范围的生物事件包括被称为增生和中断的现象。此外，已经识别出三种主要类型的增生现象：埋藏学上的、生态上的和入侵性的（布雷特和贝尔德，1997年）。

大规模全球生物事件

大规模的全球生物事件，包括大规模灭绝、突然的物种多样化和全球性的迁徙事件（斯蒂加尔，2019年），长期以来一直受到关注，但在过去四十年中成为了更密集研究的对象（瓦利瑟，1986年，瓦利瑟，1996a年，瓦利瑟，1996b年；参见邦德和格拉斯比（2017年；阿尔杰奥和申，2023年）对较大事件的最新综述）。至少在古生代，这些生物事件的强度范围从少数物种的突然灭绝到

随时间回顾生物事件

为了评估显生宙期间较大规模（1至4级）生物事件的相对频率，我们调查了从寒武纪到新近纪的所有主要命名的生物事件，发现其分布极不均匀，大多数事件发生在古生代早期到中期。瓦利瑟（1996a年）对当时已知的67个显生宙生物事件进行了全面回顾，巴恩斯等人（1996年）对其进行了简要总结。最近的研究文献还增加了几个新发现的较小规模的生物事件

显生宙生物事件的总结讨论

从时间上看，全球生物事件的记录非常不规则且非周期性；这项调查没有发现任何周期性的证据（例如，Raup等人，1986年）。图15根据朱德等人（2024年）的新古温度曲线绘制了所有主要（1至3级）事件。一级到四级的物种灭绝和进化辐射事件在时间上似乎有很强的聚集性。有些间隔长达数千万年，甚至包括整个亚时期（例如，宾夕法尼亚纪）

生物事件与地层学

从一开始，不同规模的海洋化石记录中的生物事件就被纳入了年代地层学中。即使在威廉·史密斯、约翰·菲利普斯、亚当·塞奇威克和罗德里克·默奇森的工作中，人们就已经广泛认识到生物事件地层学的重要性，因为他们识别并命名了独特的化石层和地层，这些化石层有助于通过观察来确定岩石层的年龄，而不是基于岩石学特征。

广泛的灾难性生物变化，如大规模

未引用的参考文献

阿尔杰奥等人，2016年

邦德等人，2004年

布科特，1975年

霍兰德，2000年

柏木和鹿泽野，2003年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢安娜丽莎·费雷蒂邀请我们撰写本文并在整个准备过程中给予鼓励。R.托马斯·贝克尔、露西亚·安杰奥利尼和两位匿名审稿人的详细评审极大地改进了本文。我们还从许多关于事件地层学的研究人员的讨论中受益匪浅，尤其是辛辛那提大学的托马斯·阿尔杰奥、伦敦帝国学院的彼得·艾利森、纽约州立大学弗雷多尼亚分校的戈登·贝尔德