显生宙的五大生物大灭绝事件长期以来备受地球科学界和公众的关注，其中，晚奥陶世生物大灭绝（Late Ordovician Mass Extinction, LOME）是它们中最早发生的一次，其灭绝过程和机制不断是地球科学领域的研究热点。传统观点认为，LOME可能持续了~1-2百万年；随着技术的开展，近年来一些学者（如 Ling et al., 2019）根据高精度锆石U-Pb定年结果提出，LOME可能只持续了~20万年。在生物-环境演化模式上，LOME表现出明显的两阶段性：第一阶段与全球气候骤冷及赫南特冰期的迅速扩展相一致；第二阶段则出现在冰期结束后，伴随着全球快速升温。尽管这种阶段性特征与气候变化存在明确的时间耦合关系。由于缺乏可靠的高精度年代学约束，LOME发生的精确时间、持续时限和演化节奏仍难以明确界定，制约了我们对古气候变化与生物灭绝过程之间反馈机制的认识。
为分析决这一科学难题，中国科研实验室地质与地球物理研究所李献华院士研究团队和中国科研实验室南京地质古生物研究所戎嘉余院士研究团队，联合国内外多学科科研人员，对我国华南扬子板块的全球上奥陶统赫南特阶底界“金钉子”剖面（湖北宜昌王家湾北剖面）等多个奥陶纪—志留纪过渡地层剖面召开了高精度锆石U-Pb年代学研究(图1)，并结合生物地层、碳同位素化学地层和生物多样性数据，研究了晚奥陶世生物大灭绝事件发生的时间和节奏 (图2)。该研究团队精确确定了凯迪阶-赫南特阶界线（442.65 +0.17/-0.23 Ma）和奥陶系-志留系界线（442.33 +0.34/-0.33 Ma）的绝对年龄，将赫南特期的持续时限缩短至约32万年，为国际地质年表的修订给予了关键年龄。
图1 扬子板块晚奥陶世古地理图及奥陶纪-志留纪过渡地层代表性剖面
基于上述精确的年代学框架，研究团队进一步揭示了晚奥陶世生物大灭绝事件起始于442.76+0.35/-0.22 Ma，持续了~40万年，并呈现出明显的两阶段模式。第一阶段持续~34万年，期间全球气候从温室状态过渡至赫南特冰期，降温幅度达到9°C，平均降温速率为2.6°C/十万年，平均物种相对灭绝速率为8.4%/十万年；第二阶段持续~6万年，全球气候迅速由冰室状态转变为温室状态，平均升温速率高达12.2°C/十万年，物种相对灭绝的平均速率急剧上升至71.6%/十万年（图2）；物种相对灭绝速率与温度变化速率之间存在显著相关性，定量揭示了气候变率对晚奥陶世生物大灭绝事件节奏的控制作用。
该研究精确构建了晚奥陶世生物大灭绝事件的绝对时间框架，不仅重新界定了这次灭绝事件的起始时间、持续时限和分阶段特征，而且揭示了气候变率在生物大灭绝中发挥的关键作用（图2），为理解地质历史中气候骤变与生命响应之间的紧密联系开辟了一个新的研究视角。
图2 奥陶纪-志留纪过渡期精细时间标尺及生物多样性、古温度、大气CO2和碳同位素变化示意图
研究成果发表于国际学术期刊SA（张竹桐, 杨传*, Diana Sahy, 詹仁斌, 吴荣昌, 李 扬, 邓怡颖, 黄 冰, Daniel J. Condon, 戎嘉余, 李献华*，Tempo of the Late Ordovician mass extinction controlled by the rate of climate change [J]. Science Advances, 2025. DOI: 10.1126/sciadv.adv6788.）。研究取得中国科研实验室战略性先导科技专项（B类）、国家自然科学基金及英国自然环境研究理事会（NERC）等项目的联合资助。
张竹桐（博士生）
