中文摘要：

地球生物学是研究生命系统与地球无机系统关系的交叉学科。通过地球生物学研究，能够揭示出奥陶纪生物大辐射时期全球环境变化与生命演化的相互作用关系。奥陶纪生物大辐射事件的穿时性说明该生物事件主要受控于外部物理因素。早-中奥陶世期间特征沉积组构的变化可以很好地反映生物与环境的相互作用关系，对于深入探讨奥陶纪生物大辐射的成因及其对环境的影响具有重要的地球生物学意义。本项目以华南早-中奥陶世的微生物岩、介壳层、竹叶状灰岩、生物扰动构造为研究对象，结合沉积旋回分析和地球化学指标探讨微生物岩成因；揭示该时期特征沉积组构在地层中的丰度变化与生物分异度曲线的关系；利用旋回地层学方法，进一步建立早-中奥陶世期间高分辨率海平面变化曲线；综合古生物学、沉积学和地球化学资料，探讨生物演化事件的成因及其与环境之间的作用关系，恢复当时地球生物学过程。

结论摘要：

本项目以早-中奥陶世期间特征沉积组构为主要研究对象，深入分析华南奥陶纪早期(1)生物礁类型的转变过程；(2)介壳层类型的变化特征；(3)沉积体系变化特征及其与生物辐射事件的关系；(4)特征沉积组构特征变化及其与生物辐射事件的关系以及(5)寒武—奥陶纪管状岩的时空分布及其控制因素，并对奥陶纪生物大辐射的地球生物学过程进行了深入地探讨。通过对华南早奥陶世生物礁类型变化样式的研究，发现目前已知最古老的苔藓虫生物礁和大量石海绵微生物礁。这些苔藓虫生物礁是全球广泛发育的中、晚奥陶世后生动物礁的先驱，并形成了新的生境，促进了生物之间的相互作用，从而进一步促进了生物礁生态系统的发展和奥陶纪生物辐射事件。通过对华南早-中奥陶世介壳层组构的分析发现，早奥陶世Tremadocian晚期华南地区生物介壳层的优势生屑类型从三叶虫和/或棘皮类演替为腕足类，明显早于腕足类分异度的快速升，指示此时以腕足类位代表的古生代演化动物群可能在浅海生物群落中开始占有数量上的优势。在早奥陶世Tremadocian期古生代演化动物群数量的增加是奥陶纪生物大辐射事件的重要地球生物学控制因素。通过对早、中奥陶世华北和华南浅海沉积体系的研究发现，地层的沉积层厚、沉积物的生物扰动程度、微生物沉积的类型、扁平砾屑灰岩的丰度等生物和沉积组构特征发生了不可逆转的变化，而且这些变化与底栖动物分异度的增加有着很好的对应关系，从而说明奥陶纪生物大辐射期间生物与环境之间存在协同演化的现象。通过定量分析发现，在早奥陶世华南扬子地台上鲕粒的沉积快速降低、生物介壳丰度逐渐增加，由此推断早奥陶世大气CO2浓度的降低、海水温度的降低是形成华南上述沉积组构变化的主要原因，从而佐证了气候变凉与生物辐射之间的关系。通过管状岩形成机制和全球管状岩丰度的分析，首次识别出管状岩在晚寒武世的衰退和早奥陶世的轻度反弹，认为这些变化与中、晚寒武世的高洋壳新生速率、高大气二氧化碳分压和高海平面等特殊环境背景有关，体现了寒武纪生命大爆发和奥陶纪生物大辐射之间的非连续性）。