华南法门阶牙形石分带及其数字定年与古温度重建

This study is mainly focused on the Late Devonian Lali section of the carbonate platform slope to basinal facies in Guangxi, South China. On the basis of large scale stratal section measurement and systematic sampling and laboratory analysis on high-resolution conodont biostratigraphy, magnetic susceptibility, chemostratigraphy and microfacies, the proposal aims to construct a high-resolution conodont bio-chronostratigraphical framework of the whole Famennian. Through cyclostratigraphical analysis based on the palaeoclimate proxies of magnetic susceptibility, sedimentary stratigraphy and chemostratigraphy etc., we propose to construct an astronomical time scale (from the Late Devonian Frasnian Upper rhenana Zone to the Early Carboniferous Tournaisian duplicate Zone ) for the whole Famennian, providing numerical dating of the Famennian international standard conodont zones, including the precise timing of the Frasnian-Famennian (F-F) and Devonian-Carboniferous (D-C) events. In addition, we intend to establish a high-resolution quantitative palaeotemperature curve based on conodont oxygen isotopes. This study has great scientific significance and wide application prospects by improving the time resolution of the pre-Mesozoic geological time scale, finding out the similarities and differences in biological evolution and organism–environment coevolution between the critical periods (e.g., F-F and D-C events) and the relative calm periods in the geological history and promoting the establishment of the Famennian substage boundary stratotypes in South China.

以华南晚泥盆世碳酸盐岩台地斜坡-盆地相的广西拉利剖面为主要研究对象，通过大比例尺的剖面实测，高分辨率牙形石生物地层、磁化率、化学地层和沉积微相等的系统采样和室内测试分析，试图建立打通整个法门阶的高分辨率牙形石生物-年代地层格架；基于磁化率和化学地层等古气候替代指标，通过旋回地层分析，建立完整的法门阶（晚泥盆世弗拉阶上rhenana带至早石炭世杜内阶duplicata带）的天文年代标尺，量化所卡定的法门阶国际标准牙形石分带、弗拉期-法门期（F-F）和泥盆纪-石炭纪（D-C）之交事件层的数字年龄；构建基于牙形石氧同位素的高分辨率定量古温度曲线。该研究对提高前中生代地质年代表的时间分辨率、查明重大地质事件期（如F-F和D-C之交事件）与相对平静期的生物演替与地球环境协同演化的异同以及推进法门阶亚阶界线层型的建立并落户华南均具有重要的科学意义和广泛的应用前景。

通过对华南晚泥盆世碳酸盐岩台地斜坡-盆地相的广西拉利剖面的大比例尺实测，高分辨率牙形石生物地层、磁化率、化学地层和沉积微相等的系统采样、室内测试分析和综合研究，在弗拉阶和法门阶分别建立了可与国际标准牙形石带对比的12个和20个标准牙形石带；基于磁化率和化学地层特征，运用旋回地层学的方法对这些牙形石带、法门阶（14.4 ± 0.28 Myr）、上Kellwasser事件层（100 kyr）的时限和重要的生物-环境事件与海侵事件进行了数字定年；基于牙形石氧同位素，重建了特提斯洋东部中泥盆世晚吉维特期至晚泥盆世末法门期的定量古温度曲线；晚泥盆世的最暖期出现在弗拉阶的下rhenana带（氧同位素值为-1.5‰），最冷期出现在法门阶的ultimus带（氧同位素值为+2‰）。为了跨相区和跨板块的对比，在广西拉利泥盆纪剖面系统研究的基础上，项目对华南泥盆纪的杨堤剖面和新疆西准噶尔晚泥盆世布龙果尔剖面等也进行了较系统的生物地层（以牙形石、孢粉、介形虫类以及遗迹化石和鱼类为主）、沉积地层和化学地层的研究和对比，取得了多项新发现和新进展。在圆满完成本项目科学目标的基础上，项目对鄂尔多斯盆地西缘奥陶纪地层的古生物学、沉积学和遗迹学也进行了初步探索，在奥陶纪遗迹化石和沉积学的研究方面取得了一定的进展，为2023年即将展开的、新的国家自然科学基金项目工作奠定了良好的前期工作基础。.在项目进行过程中，分别与美国的纽约州立大学和乔治梅森大学，德国的埃尔朗根-纽伦堡大学，法国的里尔大学和西班牙的格拉纳达大学开展了科学研究和人才培养方面的学术交流与合作。依托本项目培养博士4名（张欣松，申震，马坤元和赵曌）、硕士2人（王澧陵和董俊彦）；依托本项目培养的本科生（刘一龙）荣获李四光优秀大学生奖（2021）和湖北省大学生自强之星奖（2021），其成果斩获第17届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛二等奖（2022）。.结合项目取得的新发现和新进展，制作在线教学和科普课程（慕课）两门：《地史学》和《地球科学概论》；编写通识课教材兼科普读物一本《地球的过去与未来》（将于2023年春出版，近60万字）；面向大学生和社会公众在线下、线上或线下线上融合作科普报告5次，观众/听众累计超1.2万人。