华南奥陶纪末大灭绝后的珊瑚动物残存研究

The latest Ordovician Hirnantian Stage witnessed one of the most substantial Phanerozoic extinction events, which have been attracting increasing attention since the 1970s. However, largely due to rare occurrences, the survival of the various invertebrate groups during the subsequent early Silurian has received less attention. How one of the most abundant marine invertebrate groups, corals (including tabulates and rugosans), reacted to the changing conditions after the extinction event is still poorly known, thus hindering our overall understanding of the coral faunal change through the Ordovician and Silurian transition. The Ordovician-Silurian boundary sections are well exposed in South China, where the global stratotype for the Hirnantian Stage (Late Ordovician) is designated. Our recent investigations suggest that the corals of survival interval are well developed in South China and some of the results have been published. Under the refined stratigraphic framework, this study aims to further reveal the coral faunas immediately following the end Ordovician mass extinction event in South China, and hence provide new data for the better understanding of the process and mechanism of this critical event.

奥陶纪末生物大灭绝是地球海洋生态系统自显生宙以来遭受的第一次大规模集群灭绝事件，长期以来一直备受关注。但是，由于化石材料的限制，该重大灭绝事件之后的残存期研究一直少有涉及，作为当时海洋生态群落重要组分的瑚珊动物在这一“承前启后”的关键宏演化时段中的具体表现几近空白。华南，作为上奥陶统赫南特阶底界“金钉子”所在地，广泛发育奥陶-志留系界线剖面，工作积累已超过半个世纪。最近几年，申请者及所在研究团队的大量野外实践首次表明华南是广泛发育大灭绝后的残存期珊瑚化石的，并获得了较多的第一手资料，完成了部分阶段成果。本项目拟在精细的生物地层框架内，深入研究华南奥陶纪末残存期珊瑚动物的系统古生物学、古生态学、多样性演变及动物群演替，初步阐明残存期珊瑚动物群的面貌特征，进而探讨珊瑚动物群在奥陶-志留纪过渡期的宏演化基本过程、型式及可能背景机制。

项目执行期间，紧紧围绕奥陶纪末生物大灭绝之后珊瑚动物群面貌及宏演化这一研究主题，先后在华南上扬子区（尤其是黔北）组织开展了约40人次的野外地质考察，获取了大量第一手资料，在珊瑚（包括床板珊瑚和皱纹珊瑚）系统古生物学研究基础上，通过多门类、多学科交叉研究，取得多项原创性成果，其中包括以项目负责人为第一作者正式发表的、项目标注的SCI论文4篇（含在线1篇）。这些科研成果及意义可概述为：1）通过对模式标本及新化石材料的研究，将志留纪早期常见的一类珊瑚（即似发珊瑚）进行了系统修订，并综合宏体构造及微细构造特征，揭示了其从鲁丹期至特列奇期的宏演化基本过程及规律；2）通过对黔北广大地区两系界线地层大量的野外调查，进一步确认了该时段暖水碳酸盐沉积的广泛发育，并自下而上建立了完善的以珊瑚、腕足为主的生物地层序列，对经典的岩石地层单元—观音桥组及五里坡组的时代归属提出了新认识，并以此为基础，建立起区域内精细的赫南特期碳酸盐沉积的地层对比新框架，率先在华南建立了具有全球广泛对比意义的赫南特阶综合地层框架；3）系统总结了全球各板块（或块体）奥陶-志留纪之交以腕足、珊瑚及三叶虫的底栖动物群宏演化序列，自下而上区分出有三套迥异的底栖动物群，并综合笔石生物地层数据，校对了牙形类、几丁类生物地层以及碳同位素化学地层，建立了全球赫南特阶综合地层新框架，为深入理解奥陶纪末大灭绝的基本过程与实质提供了更高精度的时间标尺；4）在新的对比精度下，质疑了传统的两幕式假说，提出了奥陶纪末大灭绝-复苏新模式：这次灭绝是一幕式的，发生于凯迪期和赫南特期之交，但由于赫南特期气候环境的剧烈波动，海洋生态系统的复苏受到抑制，直到志留纪早期才得以全面恢复。