奥陶纪是地球演化历史上重大转折时期。这一时期的生物演化事件和与此相伴的生态、古环境的巨大转变已成为近些年来国际上研究的焦点。奥陶纪的生物大辐射是地球历史上具有里程碑式意义的生物演化事件之一。海洋生物多样性在多级分类阶元上快速增长,三大动物群快速演替,整个海洋空间生态区位广布……这些革命性的变化,使地球海洋生态系统首次变得高度复杂化,也形成了现代海洋生态系统的雏形。华南上扬子地台广泛沉积着奥陶系碳酸岩盐地层,保存了完整的地层序列以及丰富的化石资料,是研究奥陶系地层得天独厚的“实验场所”。因此,本文选取了华南宜昌地区具有代表性的四个剖面,开展无机碳同位素(δ13Ccarb)地层全球对比工作,建立了宜昌地区无机碳同位素地层学框架。本文进一步结合多硫同位素体系来重建早奥陶世-晚奥陶世中期海洋环境变化与生物演化事件之间的联系。另外,大辐射事件发生在超级温室气候条件下(CO2的含量可能相当于现今水平的14-18倍),将古论今,现代的人类活动造成了大气中二氧化碳浓度的急剧升高,我们对奥陶纪生物大辐射的解析可能有助于为地球未来环境的变化及其对生命演化的影响提供重要的线索。本文的核心内容主要包括以下两个方面:1.对华南宜昌地区进行高精度无机碳同位素(δ13Ccarb)分析本研究结合生物、岩石地层,首次重建了较为完整的华南宜昌地区高分辨率的碳同位素(δ13Ccarb)曲线,进一步完善了宜昌地区奥陶系地层的全球对比。通过观察和分析,我们发现,宜昌地区和全球其它地区的记录都显示在中奥陶世和晚奥陶世同位素曲线变化幅度较大,反映了该时期全球碳循环的巨大扰动。该时期无机碳同位素的多次正漂移,可能是由有机碳埋藏比例的多次增加导致,这可能是导致奥陶纪气候变冷的重要诱因之一。2.研究区域剖面进行高精度的多硫同位素(δ34S和Δ33S)的分析本研究发现Δ33S在中奥陶世大坪期以及晚奥陶桑比-凯迪期呈现异常负值。结合硫循环箱式模型和同时期的无机碳同位素(δ13Ccarb)研究,我们认为宜昌地区早奥陶世至晚奥陶世中期(大坪期和凯迪期)大量负Δ33S的出现指示了中-晚奥陶世深部硫化海水的两期上涌,这可能引起同时期腕足动物多样性的减少。然而,化石记录显示显示,多样性减少后,并未使腕足动物受到致命打击,反而使其迅速迎来辐射高峰。因此,我们进一步推断,中-晚奥陶世硫化海水的上涌可能通过淘汰部分环境适应力差的生物,从而加速生物种群的更替。待硫化海水上涌环境现象趋于停止后,新增的生态位和生存空间会使物种数量迅速增长,迎来辐射高峰。