直罗统—富鲁斯纳统之交生物-环境事件：对理解晚泥盆世大灭绝的启示

《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Biotic-environmental events during the Givetian-Frasnian transition in South China: Implications for understanding the Late Devonian mass extinction

　　

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  在中国南方建立了吉维特期-法兰期高分辨率生物地层学和地球化学地层学框架。
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  塔哈尼危机表现为浅水生物群的两期灭绝，而弗拉恩斯危机仅涉及一期。
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  塔哈尼危机的第一期伴随一次正δ¹³C_carb漂移，与海侵相关；而第二期出现负漂移，可能与火山活动有关。
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  弗拉恩斯危机和蒂曼事件均以一次正δ¹³C_carb漂移为标志，且与海侵相关。

引言

中泥盆世-晚泥盆世是陆地生态系统（如Algeo和Scheckler，1998；Pawlik等，2020）和海洋生态系统（如McGhee等，2013；Huang等，2025）演化的关键时期，期间发生了一系列重大事件，包括辐射事件（如蒂曼事件）和灭绝事件（Hallam和Wignall，1997；House，2002；Becker等，2020）。其中最引人注目的是晚泥盆世大灭绝（Bambach等，2004；McGhee等，2013），这是一次漫长的生物危机，包括塔哈尼、凯尔瓦瑟和亨根贝格危机以及若干次较小的危机（如Geneseo、弗拉恩斯和Dasberg危机）（Hallam和Wignall，1997；Shen和Zhang，2017；Racki，2021）。泥盆纪海洋物种在科一级别上最高的灭绝率发生在吉维特期（House，2002），这与塔哈尼危机和弗拉恩斯危机的共同作用有关。这些危机不仅导致底栖生物群——包括腕足类、三叶虫、苔藓虫、介形虫和四射珊瑚——的消亡（如Walliser，1996；House，2002；McGhee等，2013），还导致造礁生态系统的崩溃（Huang等，2025）。这些危机还导致了高纬度马尔维诺-卡弗里克界域（MR）的消失（Penn-Clarke和Harper，2023）以及吉维特期碳酸盐岩台地的淹没/垮塌（House，2002；Boulvain等，2009）。因此，塔哈尼危机和弗拉恩斯危机被认为是晚泥盆世大灭绝的前奏（Becker和Aboussalam，2004；Becker等，2012）。因此，了解塔哈尼危机和弗拉恩斯危机的特征对于揭示晚泥盆世大灭绝的成因至关重要。

大多数事件地层学研究集中在FF（如Schindler，1993；Joachimski等，2004；Huang和Gong，2016；Huang等，2018）以及泥盆系-石炭系界线（如Qie等，2015；Kaiser等，2016；Martinez等，2019）。相比之下，关于吉维特期-法兰期（G-F）过渡的研究十分有限，原因如下。首先，关于塔哈尼危机和弗拉恩斯危机的研究主要在 欧洲、北美（如Aboussalam，2003；Baird和Brett，2008；Zambito等，2012；Maillet等，2013；Kabanov等，2023）和北非（如Aboussalam和Becker，2011；Penn-Clarke和Harper，2023；Allaire等，2025）进行，在中国南方开展的研究较少。其次，保存下来的中泥盆统地层主要沉积于浅水环境，由于缺乏生物地层学约束，难以识别塔哈尼危机和弗拉恩斯危机区间。此外，G-F过渡期间的海平面下降导致中国南方浅水环境的暴露（Ma和Zong，2010），使得该地区的沉积和同位素记录不完整。为了在中国南方识别塔哈尼危机和弗拉恩斯危机，本研究考察了广西南方柳井剖面——即中国泥盆系标准层型剖面——在G-F过渡期间的牙形石生物地层学和碳同位素地层学。通过综合欧洲、北美、北非和中国南方的古生物、沉积学和地球化学数据，我们旨在限定塔哈尼危机和弗拉恩斯危机的时间和特征，并记录其同时期的环境变化。

章节摘要

地质背景

中泥盆世至晚泥盆世期间，华南地块位于古特提斯洋东部边缘的赤道附近位置（图1A）。从艾姆斯期晚期到法兰期，张性断裂构造运动和海洋海侵导致华南地块南部形成了复杂的古地理格局，其特点是由多个孤立的碳酸盐岩台地被台间盆地所包围（Zhong等，1992；Liu和Xu，1994）。研究区代表了一个过渡

材料与方法

共采集了62个牙形石样品，来自31米厚的地层段，跨越敏塘组中上部到古比组下部。牙形石样品在西南石油大学被破碎成小薄片并用10%醋酸溶解。每48小时更换一次酸液，直到岩石薄片完全溶解。残余物经湿筛、在30°C烘箱中干燥，并使用锂和钠的重液分离

牙形石生物地层学

我们在柳井进行了密集采样，以建立跨越G-F过渡的高分辨率牙形石生物地层学框架。根据Liao和Valenzuela-Ríos（2026）的牙形石带划分方案，本研究识别出九个牙形石带（图2）。自下而上依次为Polygnathus ansatus带、Polygnathus latifossatus带、下Schmidtognathus hermanni带、上Schmidtognathus hermanni带、下Klapperina disparilis带、上Klapperina disparilis

吉维特期-法兰期界线

吉维特期-法兰期界线的全 球界线层型剖面和地点（GSSP）以Ancyrodella rotundiloba早期型（= A. prinstina）的首次出现为标志，与FZ 1底部一致（Klapper等，1987；Sandberg等，1989；Becker等，2012）。然而，关于A. rotundiloba Bryant，1921存在分类学争议，导致法兰期底部有不同定义。部分研究者以A.

结论

本研究结合新的古生物、沉积学和地球化学数据与其他已发表的大陆记录，聚焦于塔哈尼危机和弗拉恩斯危机以及蒂曼事件的时间和模式。塔哈尼危机和弗拉恩斯危机均以特有种浅水海洋动物群的丧失、后生动物礁生长减弱和海平面上升为特征。塔哈尼危机的第一期伴随海侵和正δ¹³C_carb

CRediT作者贡献声明

Cheng Huang（黄诚）：撰写-审阅与编辑，撰写-初稿，可视化，验证，监督，资源，项目管理，方法学，调查，资金获取，形式分析，数据整理，概念化。Haoran Song（宋浩然）：资源，调查，数据整理。Michael M. Joachimski：撰写-审阅与编辑，形式分析，数据整理。Xin Wen（文欣）：资源，数据整理。Anqi Zhou（周安琪）：数据整理。

利益冲突声明

我们声明，我们与其他个人或组织之间不存在可能不当影响我们工作的财务和私人关系，我们对于任何产品、服务和/或公司没有任何专业或其他个人利益可能被视为影响本文所呈现的立场，或本文的评审。

致谢

我们感谢D. Jeffrey Over教授和一位匿名审稿人提出的建设性意见。本研究得到中国国家自然科学基金（资助号42372134、41602027）、四川省自然科学基金（资助号2026NSFSC0248、2022NSFSC1106）和中国国家留学基金管理委员会（资助号202308510206）的资助。

Cheng Huang|Haoran Song|Michael M. Joachimski|Xin Wen|Anqi Zhou