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深时重大生物和气候事件与全球变化:进展与挑战

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科学通报 2024年第2期69卷 268-285页

作者：沈树忠张飞飞王文倩王向东樊隽轩陈吉涛王博曹剑杨石岭张华李高军邓涛李献华陈骏南京大学地球科学与工程学院关键地球物质循环前沿科学中心内生金属成矿机制研究国家重点实验室南京210023 中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学与地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室北京100029 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所脊椎动物演化与人类起源重点实验室北京100044 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

地球自5.4亿年前现代生态系统形成至今,发生了多次与碳循环扰动有关的重大气候事件.这些事件的触发机制、发展过程、环境变化及其伴随的生物响应型式为科学评估当今全球变化背景下生物多样性现状提供重要借鉴.然而,古-今生态系统变化时... 详细信息

地球自5.4亿年前现代生态系统形成至今,发生了多次与碳循环扰动有关的重大气候事件.这些事件的触发机制、发展过程、环境变化及其伴随的生物响应型式为科学评估当今全球变化背景下生物多样性现状提供重要借鉴.然而,古-今生态系统变化时间尺度大不相同,高分辨率关键环境因子(温度、CO_(2)、降雨量、海洋氧化还原条件等)在深时记录中亦难以获取,深时海陆生物多样性模式尚缺乏高分辨率记录.因此,当今全球变化与深时记录对比存在巨大鸿沟.地球5.4亿年以来大部分时间处于两极无冰的温室状态,期间伴随多次极冷和极热气候事件,但地球深时重大生物演化和气候事件的关系复杂.生物多样性在变冷的奥陶纪早期、晚古生代大冰期、晚新生代大冰期以及中-晚三叠世和白垩纪热室期均呈现稳定增加,而在奥陶纪末冰期快速降温期间和二叠纪末、三叠纪末、白垩纪末火山排气作用导致的快速升温过程中急剧下降.地质时期生物多样性对气候变化的不同响应型式表明,生物多样性变化的根本驱动因素可能不是简单的温度、大气CO_(2)浓度等环境因子的背景值高或低,而是环境因子的变化速率(环境变率).变率较小,环境相对稳定,生物有足够的时间适应环境变化,生物多样性不会丧失,甚至繁盛.反之,若环境因子变率过大,超出了生态系统的承受力,生物来不及适应,生物多样性就会显著降低,甚至引发大灭绝.已有模拟和计算表明,当今地球碳排放的速度有可能超过了地质历史时期任何一次生物大灭绝事件.因此,避免环境突变事件和生物大灭绝的再次发生成为政界、科学界和普通民众关注的焦点.打通地球多圈层界限,开展古-今地质记录、冷-热极端气候、海-陆生态系统和长-短时间尺度的综合对比研究,并通过建立适用于深时的地球系统模型,模拟重大生物和环境事件的背景与发生过程,是地球系统科学未来发展的重要方向.

关键词：深时极端气候重大生物事件环境变率全球变化地球系统模拟

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如何打造高精度地质时间轴?

地球科学 2022年第10期47卷 3766-3769页

作者：沈树忠樊隽轩王向东张飞飞史宇坤张书涵南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室关键地球物质循环前沿科学中心江苏南京210023

1问题的提出时间和空间是物质存在的基础;没有时间,就没有速率.地球经历了大约45亿年的演化历史,留下了无数的地质记录,要完整地理解地球的发展历程,地质时间是现有唯一的共同语言.近两百多年以来,地质学家们一直在探索如何恢复地球演... 详细信息

1问题的提出时间和空间是物质存在的基础;没有时间,就没有速率.地球经历了大约45亿年的演化历史,留下了无数的地质记录,要完整地理解地球的发展历程,地质时间是现有唯一的共同语言.近两百多年以来,地质学家们一直在探索如何恢复地球演变历史.18世纪生物化石层序律的提出为构建地质时间提供了重要的理论基石(Schneer and Yochelson,1989),结合岩石地层(Lithostratigraphy).

关键词：时间轴生物化石演化历史如何打造问题的提出地质记录共同语言岩石地层

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地质露头与标本的三维数字化现状与展望

高校地质学报 2023年第3期29卷 403-418页

作者：徐琪沈含笑董少春史宇坤樊隽轩南京大学地球科学与工程学院南京210023 内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京大学南京210023

进入大数据时代以来,知识图谱、人工智能、虚拟仿真等诸多高新技术迅速发展,地球科学的研究方法也在不断与时俱进。相比传统的二维图像和文本信息,三维数字模型能提供更加丰富多样的数据,可以在基础研究和应用领域发挥重要作用。地质露... 详细信息

进入大数据时代以来,知识图谱、人工智能、虚拟仿真等诸多高新技术迅速发展,地球科学的研究方法也在不断与时俱进。相比传统的二维图像和文本信息,三维数字模型能提供更加丰富多样的数据,可以在基础研究和应用领域发挥重要作用。地质露头和三维标本的数字化是三维建模技术在地球科学领域的两类典型案例。文章对数字露头和三维标本数字化的建设现状进行了调研,对现阶段常用数字化技术、数据共享与开发服务方式以及目前具有代表性的数字地质露头与三维标本数据库进行了介绍,并对调研结果进行了总结分析。此外,还归纳了目前存在的一些问题,从数据建设标准规范、建设内容以及功能拓展等方面,对未来发展进行了展望。

关键词：数字地质露头三维标本数据库地学数据

地层古生物研究辅助绘图软件StratDraw 1.0

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古生物学报 2006年第1期45卷 141-152页

作者：樊隽轩中国科学院南京地质古生物研究所

为了减少绘制化石延限图的误差和工作量,设计了StratDraw1.0,自动对化石延限资料进行汇总,并借助于专业矢量绘图软件CorelDraw,自动生成初始延限图。在此基础上,可利用CorelDraw做各种编辑和修饰,获得可直接出版的化石延限图。该软件也... 详细信息

为了减少绘制化石延限图的误差和工作量,设计了StratDraw1.0,自动对化石延限资料进行汇总,并借助于专业矢量绘图软件CorelDraw,自动生成初始延限图。在此基础上,可利用CorelDraw做各种编辑和修饰,获得可直接出版的化石延限图。该软件也可根据用户的选择对化石种级、属级或更高分类单元的地质延限进行自动绘制,借助于这一功能,用户可以直观地进行生物宏演化方面的数据统计。

关键词： StratDraw CorelDraw 化石延限图生物宏演化

华南上奥陶统观音桥层的空间分布和古地理重建

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科学通报 2016年第18期61卷 2053-2063页

作者：张琳娜樊隽轩陈清中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物学和地层学国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 中国科学院南京地质古生物研究所中国科学院资源地层学与古地理学重点实验室南京210008

观音桥层是晚奥陶世赫南特期在华南上扬子区广泛发育的一套介壳相泥质灰岩地层,位于五峰组和龙马溪组两套页岩气产出层位之间.恢复观音桥层的地理分布,分析其空间分布型式和规律,将有利于重建华南奥陶纪末期的古地理,更好地理解华南奥... 详细信息

观音桥层是晚奥陶世赫南特期在华南上扬子区广泛发育的一套介壳相泥质灰岩地层,位于五峰组和龙马溪组两套页岩气产出层位之间.恢复观音桥层的地理分布,分析其空间分布型式和规律,将有利于重建华南奥陶纪末期的古地理,更好地理解华南奥陶纪末生物大灭绝的环境背景,以及五峰组和龙马溪组黑色页岩形成的古地理背景.本研究基于GBDB数据库收集、整理和厘定了342条剖面的综合数据,利用地理信息系统的Arc GIS软件进行空间模拟,重建了华南上扬子区观音桥层的空间展布.重建结果显示,观音桥层广泛分布于上扬子台地的大部分地区,集中出露于滇东北、黔北、川东南、重庆、鄂西等地,其中厚度最大的区域呈东西向分布于滇黔桂古陆的北缘,形成了一个完整的沉积中心区;而同期的其他岩石地层单元则主要分布于上扬子台地的边缘地区.同时,利用各剖面的沉积学与古生物学、古生态学特征推测该时期各地点具体的古水深值,从而恢复了上扬子区观音桥层沉积期的古地形.结果表明,上扬子区在赫南特中期呈现出"一隆三坳"的古地理格局,"一隆"为湘鄂西水下高地,"三坳"为川东南坳陷、湘中坳陷和鄂北坳陷.这一三面为古陆环绕、局限滞留的古地理环境,是五峰组和龙马溪组富有机质页岩富集的控制因素之一.

关键词：观音桥层赫南特阶上扬子区 GBDB数据库地理信息系统古地理重建

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广西运动的进程：来自生物相和岩相带的证据

中国科学：地球科学 2012年第11期42卷 1617-1626页

作者：陈旭张元动樊隽轩唐兰孙海清中国科学院南京地质古生物研究所、现代古生物学及地层学国家重点实验室南京210008 广西大学资源与冶金学院南宁530004 湖南省地质调查院湘潭411100

广西运动的启动时间在华南不同地点可能存在差异,需要在多个地区开展精细的地层学研究,以精确再现此次运动的进程.笔者重新采集并研究了广东境内若干地点的奥陶系始兴组和龙头寨组(与赣南的陇溪组相当)的笔石,认为广东境内笔石黑色页岩... 详细信息

广西运动的启动时间在华南不同地点可能存在差异,需要在多个地区开展精细的地层学研究,以精确再现此次运动的进程.笔者重新采集并研究了广东境内若干地点的奥陶系始兴组和龙头寨组(与赣南的陇溪组相当)的笔石,认为广东境内笔石黑色页岩相转为近岸浅水碎屑岩相略早于贑南,因此可能指示广西运动还有一个由南而北的过程.笔者还根据多年来积累的关于珠江盆地西部和江南斜坡带(包括闽西、粤东、桂北、湖南、赣东北、皖南和浙西等地)的奥陶系地层与古生物资料,论证了珠江盆地和江南斜坡带从晚奥陶世桑比期至凯迪晚期生物相、岩相带的横向展布格局及其演替过程,从而进一步印证了广西运动进程中的不同阶段特征,并探讨了该运动对扬子地台的影响.

关键词：广西运动奥陶系笔石生物相带和岩相带华南

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GBDB数据库的发展与数据简况

地层学杂志 2012年第3期36卷 627-629页

作者：侯旭东樊隽轩现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所江苏南京210008

GBDB在线数据库（GeobiodiversityDatabase，http：／／***）是一个基于互联网、数据库和GIS技术的古生物学和地层学的多用户协同的数字化科研平台（樊隽轩等，2011）。这一平台得到中国科学院南京地质古生物研究所及现代古生物学和地... 详细信息

GBDB在线数据库（GeobiodiversityDatabase，http：／／***）是一个基于互联网、数据库和GIS技术的古生物学和地层学的多用户协同的数字化科研平台（樊隽轩等，2011）。这一平台得到中国科学院南京地质古生物研究所及现代古生物学和地层学国家重点实验室的长期支持，在数据结构设计上以剖面为核心。将古生物系统分类数据与各类地层数据、化石产出记录、地理位置数据、文献数据等有机地融合为一体。同时在功能上，

关键词：古生物学和地层学数据库.GBDB(Geobiodiversity Database) 数据可视化剖面定量分析化石记录

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古生物多样性统计方法及其适用性分析

古生物学报 2012年第4期51卷 445-462页

作者：陈清樊隽轩 Melchin M J 现代古生物学和地层学国家重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 Department of Earth Sciences St.Francis Xavier University

以化石产出记录为对象,以时间段为单位的编目式物种多样性统计分析是古生物多样性研究的主要内容。由于地层和化石记录本身的不完整性,以及不同地区和时段各门类化石系统古生物学、生物地层学等方面研究程度的差异,使得多样性统计结果... 详细信息

以化石产出记录为对象,以时间段为单位的编目式物种多样性统计分析是古生物多样性研究的主要内容。由于地层和化石记录本身的不完整性,以及不同地区和时段各门类化石系统古生物学、生物地层学等方面研究程度的差异,使得多样性统计结果往往存在一定偏差,同时不合理的数学统计方法的选用也会对多样性演化形式产生进一步的误读。基于单一时间段内,不同化石延限类型对该时段物种多样性的贡献度的不同看法,存在多种不同的多样性统计方法。而针对时间段跨度、短延限分子比例和生物群多样性变化形式的不同情况,每一种统计方法各自具有一定的适用范围,合理的方法选择能够良好模拟真实情况;反之,不恰当的统计方法则会人为引进更多的偏差。提高原始数据精度、合理划分时间单元和采用不同统计方法对比研究,可以有效的减小偏差。

关键词：古生物多样性分类单元多样性宏演化多样性统计方法统计偏差

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GBDB数据库在定量地层对比中的应用

地层学杂志 2013年第4期37卷 561-563页

作者：侯旭东樊隽轩陈清中国科学院资源地层学与古地理学重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所江苏南京210008 现代古生物学和地层学国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049

地层记录中保存着大量可用于建立地质时间标尺和对不同地点进行地层对比的事件数据，如化石属种的出现和消失、特殊生物群落的产出、地磁极性倒转、海洋水体化学性质的变化以及火山灰层等特殊地质事件。地层学研究中一项重要工作就是建... 详细信息

地层记录中保存着大量可用于建立地质时间标尺和对不同地点进行地层对比的事件数据，如化石属种的出现和消失、特殊生物群落的产出、地磁极性倒转、海洋水体化学性质的变化以及火山灰层等特殊地质事件。地层学研究中一项重要工作就是建立起所有这些事件的全球性的完整序列，这项工作无疑会涉及超大量数据的收集、整理和运算，如果没有现代数据库和计算机技术的帮助，仅靠人工的方法来完成这一工作几乎是不可能实现的。

关键词： GBDB 古生物学和地层学数据库定量地层对比 SinoCor CONOP