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二叠纪是地质历史中关键的转折期,发生了一系列影响深远的全球性重大地质和生物事件。深入研究上述事件发生的时空规律和因果机制需要以可靠的高精度同位素年龄为基准。本论文围绕二叠纪年代地层学长期以来存在的重要问题:全球中二叠统年代地层框架研究薄弱、我国华北二叠纪陆相地层缺乏可靠时间框架、我国华南陆相-过渡相二叠-三叠系界线层位存在争议,选取华南、华北和北美德克萨斯地区保存有良好火山灰层的二叠纪剖面,通过CA-ID-TIMS方法开展高精度火山灰锆石U-Pb年代学研究,共获得20多个高精度同位素年龄,并取得如下重要成果:(1)为国际瓜达鲁普统(中二叠统)三个阶的底界提供了目前最可靠、精度最高的同位素年龄约束:将瓜达鲁普统(罗德阶)底界限定为272.95±0.11Ma,沃德阶底界估算为266.9±0.4 Ma,卡匹敦阶底界限定为264.28±0.16 Ma。将北美地区Illawarra Reversal年龄估算为267.4±0.4 Ma到266.5±0.3 Ma间。前乐平统生物演替事件可能发生于卡匹敦期最末期,与峨眉山玄武岩的活动时间一致,后者导致的环境压力使牙形类演化速率大大加快,并可能阻碍了吴家坪期早期生态环境的恢复。此外,上述年龄为华南和北美地区中二叠统地层对比提供了重要依据。(2)为华北地区植物演化、气候变化和构造运动与全球地质事件对比提供重要线索。本论文在华北北部地区建立的二叠纪地层时间框架表明太原组下部属于上石炭统格舍尔阶,太原组上部、山西组和下石盒子组属于乌拉尔统阿瑟尔阶,上石盒子组属于萨克马尔阶至空谷阶下部,孙家沟组可能属于卡匹敦阶顶部至乐平统。华北北部地区上石盒子组顶部存在约20 myr的地层缺失,这可能与古亚洲洋闭合有关。华夏植物群开始繁盛于早二叠世初期的晚古生代大冰期发育期。从早二叠世早期开始,华北地区气候湿度逐渐降低,至二叠纪中期完全干旱化,适应温暖湿润气候的华夏植物群在华北地区逐渐消亡,同时古亚洲洋的闭合为安加拉植物群入侵提供了通道。该时期频发的大规模火山活动可能是导致晚古生代大冰期结束和全球中低纬地区气候干旱化的重要原因。(3)二叠-三叠纪之交大灭绝可能不是一次全球等时的瞬间灭绝事件。本论文高精度同位素年龄表明我国西南陆相-过渡相地区二叠-三叠纪之交生物大灭绝发生于三叠纪最初期(251.776±0.055Ma),与西伯利亚大火成岩省侵入岩的发育时间吻合,后者可能导致大量温室气体释放,加剧全球变暖和气候干旱化,最终触发华夏植物群的灭绝。本论文年龄数据表明华南陆相-过渡相较海相生物大灭绝滞后约165 kyr,前人报道北纬高纬度陆相地区二叠纪末舌羊齿植物灭绝较华南海相生物大灭绝提前了约370kyr。该时期纬向生物多样性和生态梯度差异可能导致不同地区的生态系统具有不同抵抗环境恶化的阈值,进而导致不同地区二叠-三叠纪之交生物灭绝发生的时间不同。