晚泥盆世弗拉期-法门期（Frasnian-Famennian）发生的生物灭绝事件（简称F-F事件）是显生宙以来五大集群灭绝事件之一。在这次事件中有三分之二的生物灭绝。相关研究显示几乎所有的环境因素，包括全球碳循环、火山热液、厌氧水体扩张、温度等在F-F事件时期都发生了变化，并被用来解释这次生物灭绝事件。在所有这些解释中都涉及到全球范围内碳同位素正偏移指示的全球碳循环变化，这一碳同位素的正偏移被认为是全球范围内有机碳快速埋藏的结果。随着有机碳埋藏速率的增加，大气CO₂浓度理论上应该降低，但至今没有支持大气CO₂浓度变化的证据。

地质地球所新生代地质与环境研究室的许冰副研究员及其合作者，对广西两个具有良好生物地层学基础的上泥盆统地层剖面（桂林垌村和杨堤）进行了高分辨率的有机和无机碳同位素分析，重建了F-F事件时期的大气CO₂浓度变化过程，并结合牙形刺（Conodonts）在此时段的演化规律，系统探讨了晚泥盆世生物灭绝与全球碳循环变化的联系。结果发现，晚泥盆世的生物灭绝与大气CO₂浓度降低导致的全球变冷有着密切联系（图1）。

图1  广西桂林垌村剖面显示的F-F事件前后无机碳同位素、大气CO₂浓度、牙形刺与海平面变化情况

结合对同一剖面的早期研究结果，他们首次厘清了海底热液活动、缺氧水体扩张、全球碳循环变化与生物灭绝的相互关系。他们认为海底火山和热液活动的增加导致了大气CO₂浓度增加、全球变暖、海平面上升等，从而诱发缺氧水体的扩张；而缺氧水体的扩张引起有机碳埋藏速率增加，大气CO₂浓度降低，最终导致全球变冷是诱发晚泥盆世生物灭绝的主要原因。此研究不仅理清了晚泥盆世生物事件与全球碳循环之间的相互关系，而且阐明了诱发全球碳循环变化的机制，对于研究全球碳循环变化机制及其与生物演化之间的相互联系具有重要科学意义。该研究结果近期发表在国际知名地学刊物Journal of Geophysical Research（Xu et al. Carbon isotopic evidence for the associations of decreasing atmospheric CO₂ level with the Frasnian-Famennian mass extinction. Journal of Geophysical Research, 117, G01032, doi:10.1029/2011JG001847）。

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