华南扬子区早奥陶世碳酸盐岩沉积体系的演替机制-奥陶纪生物大辐射起始阶段的古海洋背景

The Great Ordovician Biodiversification Event (GOBE) was one of the most significant evolutionary events in the history of Paleozoic life. The potentially causal mechanisms of the GOBE remain the subject of considerable debate. The researches on the GOBE in South China have focused chiefly on reconstructing the biodiversity patterns of various fossil groups, the diachroneity between α- and β-diversity changes, and the sedimentary response to the GOBE. However, we need more in-depth researches on sedimentary records, since carbonate deposition is a sensitive indicator to the environmental changes through geologic time. .?.This project is to research the sedimentology and geochemistry of several Early Ordovician carbonate successions across the Yangtze Platforms in order to obtain the temporal and spatial patterns of the diagnostic sedimentary fabrics (ooids and shell beds), depositional facies (subtidal dolostones and reefs), and geochemical proxies (Mg/Ca ratios and oxygen and carbon isotope elements). We will further conduct the multidisciplinary analysis of the controlling factors (e.g., temperature, carbonate saturation, Mg/Ca, sea-level fluctuation) on the evolution of the sedimentary systems, and understand the details of the biogeochemical process of the GOBE in South China. We believe this research will shed highlight on the trigger for the global Ordovician radiation event.

奥陶纪生物大辐射（GOBE事件）是显生宙海洋生物演化史中最为重要的宏演化事件之一，其成因机制是学术界争论的焦点之一。华南GOBE事件的研究主要集中在对于生物多样性的变化规律及其古地理差异、生物-沉积组构的历史演替规律与海洋生物分异度的对比等方面，对于沉积记录本身的研究不够深入。碳酸盐岩沉积是地质历史中环境变化的敏感记录。.?.本项目计划在整个扬子区选取多条早奥陶世碳酸盐岩沉积剖面着重分析下奥陶统中特征沉积组构（鲕粒、介壳层）、岩相类型（潮下带白云岩、生物礁）和地球化学指标（Mg/Ca比值、氧、碳同位素）的时空变化规律，重建该时期扬子区古海洋环境背景；分析该时期碳酸盐岩沉积体系演替的古海洋学控制因素（如温度、海水碳酸盐饱和度、海水Mg/Ca比值、海平面变化）；更深入地探讨华南GOBE事件的地球生物学过程，为全球GOBE事件的成因、环境背景研究提供可靠的实证。

近年来，国内外学者对早—中奥陶世奥陶纪生物大幅射事件（GOBE）环境背景方面的研究已取得一系列重要进展，但尚存在许多亟待解决的问题。特别是对华南地区GOBE事件起始期碳酸盐岩沉积体系缺乏综合研究。针对这些问题，我们对华南扬子区内陆棚、中陆棚和台地边缘不同相区的寒武系-下奥陶统典型代表剖面开展了详细的野外和室内地层学、沉积学和地球化学工作，重点研究相关地层的特征沉积岩相类型、海平面和地球化学特征。在特征沉积类型沉积学研究方面，华南下奥陶统碳酸盐岩沉积体系中常见的纹层状细粒碳酸盐岩成因的研究发现，研究区部分纹层是在风暴作用影响下形成，而非在静水中沉积形成；华南扬子区寒武纪中晚期生物礁研究表明，该时期发生的从含古杯微生物礁向微生物礁的转变是由于后生动物多样性降低和海平面降低造成的；而华北寒武系第三统生物礁中凝块石的多级构造间的叠置模式受到沉积环境的控制，该时期海绵微生物礁是早奥陶世全球分布海绵微生物礁的先驱。我们恢复了华南扬子区寒武纪中期—早奥陶世和华北北京地区寒武纪中、晚期的海平面变化历史，并讨论其控制因素；我们厘定扬子区下部代表地层单位桐梓组和仑山组的岩石学特征、顶底界识别标识，及其生物地层学特征，识别出5个牙形石带，分析各类沉积体系横向变化和白云岩化作用类型，讨论了上述变化的控制因素。我们通过对华南扬子区下奥陶统棘皮动物海百合化石骨骼Mg/Ca比的分析发现，扬子区下奥陶统棘皮动物骨骼的Mg/Ca比主要受控于海水Mg/Ca比，早奥陶世扬子海的海水Mg/Ca比逐渐增高，这种变化受控于全球白云岩沉积的减少。上述研究对于更深入地探讨GOBE的地球生物学过程和环境背景研究提供可靠的实证。