越來越多的證據(jù)表明遺跡化石的生態(tài)學(xué)指標(biāo)能夠精確地揭示大滅絕之后海洋生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇過程和模式,為探討重大地質(zhì)突變期生物與環(huán)境協(xié)同演化規(guī)律與機(jī)制提供實(shí)證。本論文通過對(duì)采自中國南方和西北地區(qū)下、中三疊統(tǒng)地層中大約20000余塊遺跡化石標(biāo)本或照片進(jìn)行詳細(xì)的研究,系統(tǒng)描述了33個(gè)遺跡屬和47個(gè)遺跡種(含未定種),并利用多種定量或半定量的遺跡生態(tài)學(xué)指標(biāo),如遺跡分異度、蟲管尺寸大小、潛穴深度、遺跡行為復(fù)雜度、基底生物擾動(dòng)程度等來綜合評(píng)價(jià)大災(zāi)難之后造跡生物的復(fù)蘇階段。在此基礎(chǔ)上,將這些遺跡化石的生態(tài)學(xué)特征與全球數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比研究,特別強(qiáng)調(diào)了造跡生物在早三疊世早期和中三疊世早期這兩個(gè)重要時(shí)期的造跡生態(tài)行為特征以及它們?cè)谏飶?fù)蘇研究上的應(yīng)用。本論文在下列四個(gè)方面取得了一些新的認(rèn)識(shí)。(1)首次報(bào)道了西北地區(qū)早三疊世印度期的兩個(gè)分異度特別高的遺跡化石組合,它們分別產(chǎn)自陜西省岐山縣后周公廟剖面和青海省天峻縣織合瑪剖面。前者包含16個(gè)遺跡屬,主要由一些生態(tài)級(jí)次較低的分子組成,如海蛇尾和節(jié)肢動(dòng)物形成的遺跡:Asteriacites,Biformites,Dimorphichnus,Monomorphichnus和Diplichnites等,而缺少高生態(tài)級(jí)次的遺跡屬:Thalassinoides,Diplocraterion和Rhizocorallium。遺跡化石的基底地層生物擾動(dòng)程度微弱,遺跡蟲管尺寸很小,基底混合層缺失。與全球同時(shí)期的高分異度的遺跡化石組合對(duì)比發(fā)現(xiàn),除了非常高的遺跡分異度之外,后周公廟遺跡化石組合在其它所有生態(tài)學(xué)指標(biāo)上都明顯不同,指示了造跡生物處于復(fù)蘇的最初階段�？椇犀斊拭嬗《入A下環(huán)倉組產(chǎn)出兩個(gè)高分異度遺跡化石組合;其下段地層產(chǎn)出12個(gè)遺跡屬,以高生態(tài)級(jí)次的垂直蟲管類型:Diplocraterion,Rosselia和Skolithos為主,此外還包括具有復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的Thalassinoides和Rhizocorallium遺跡屬。該遺跡動(dòng)物群的蟲管尺寸很大,部分潛穴直徑大于20 mm。垂直蟲管Diplocraterion在垂向上滲透入地層中的深度可達(dá)30 cm,底質(zhì)的生物擾動(dòng)也十分強(qiáng)烈。該組上段地層也產(chǎn)出一個(gè)遺跡分異度相似,各項(xiàng)遺跡生態(tài)指標(biāo)稍低的遺跡化石組合。與全球同時(shí)期的高分異度的遺跡化石組合對(duì)比發(fā)現(xiàn),織合瑪剖面遺跡化石組合整體生態(tài)特征與其它地區(qū)同時(shí)期的遺跡化石組合十分相似,都指示了很高的復(fù)蘇水平,達(dá)到復(fù)蘇的第3階段。與此同時(shí),全球同期大多數(shù)遺跡化石組合則處于生物復(fù)蘇的初級(jí)階段(1-2階段)。全球大數(shù)據(jù)表明早三疊世早期的高分異度的遺跡動(dòng)物群都出現(xiàn)在淺海環(huán)境,指示淺海水域?qū)υ燠E生物的災(zāi)后繁盛更為有利。不過,造跡生物的災(zāi)后繁盛并沒有環(huán)境的選擇性,相同的淺海環(huán)境并不保證遺跡化石的多樣性總是高,其它物理化學(xué)因素:氧含量、沉積速率、埋藏學(xué)、鹽度變化、富營養(yǎng)化、海洋酸化、高溫等,對(duì)造跡生物的復(fù)蘇和繁盛與否同樣非常重要。此外,印度期的遺跡化石分異度的高與低并不能指示造跡生物的復(fù)蘇階段和程度。高分異度的遺跡群落在印度期同時(shí)出現(xiàn)在中-高緯度和低緯度地區(qū),反映造跡生物的多樣化與緯度(或氣候帶)無關(guān)。(2)采自湖北省利川市齊岳山剖面的遺跡化石代表了早三疊世晚期斯密斯亞期的遺跡化石組合,含13個(gè)遺跡化石屬。該遺跡動(dòng)物群既包含簡單蟲管,又有垂直和復(fù)雜的遺跡類型,代表了較復(fù)雜、生態(tài)等級(jí)較高的造跡行為。該遺跡化石組合具有較高的分異度、較大的潛穴直徑、較高的生態(tài)級(jí)次和復(fù)雜度,其基底的生物擾動(dòng)程度也比較強(qiáng)烈,指示造跡生物達(dá)到了較高的復(fù)蘇階段。全球大數(shù)據(jù)顯示大部分遺跡組合在該時(shí)期達(dá)到了相似的復(fù)蘇水平,造跡生物主要在離岸過渡環(huán)境中繁盛。另外,世界各地斯帕斯亞期的遺跡組合在分異度、蟲管大小、垂向延伸深度、遺跡復(fù)雜度、底質(zhì)擾動(dòng)程度等各種生態(tài)指標(biāo)都比斯密斯亞期的同樣指標(biāo)顯得更高,指示復(fù)蘇第3階段水平,反映了當(dāng)時(shí)海洋中生物和環(huán)境整體性復(fù)蘇。(3)云南地區(qū)兩個(gè)中三疊世安尼期的遺跡化石組合分別產(chǎn)自師宗縣撥云剖面和大理市洱源縣軍馬場剖面。前者包含六個(gè)遺跡屬,以具有復(fù)雜的蟲管網(wǎng)絡(luò)、生態(tài)級(jí)次很高的Rhizocorallium和Thalassinoides最為豐富;軍馬場剖面產(chǎn)出5個(gè)遺跡屬,同樣以Rhizocorallium和Thalassinoides為主,同時(shí)以蟲管網(wǎng)絡(luò)極其復(fù)雜的Zoophycos出現(xiàn)為特征。Zoophycos在安尼期地層中的出現(xiàn),代表了該遺跡屬在二疊紀(jì)末大滅絕之后的地層中最早的記錄。安尼期的遺跡化石潛穴直徑非常大,Rhizocorallium和Thalassinoides直徑超過20 mm,在地層垂向上的滲透深度超過10 cm,基底地層生物擾動(dòng)程度比較強(qiáng)烈。全球同期遺跡化石組合通常都只有非常低的分異度,但其造跡行為復(fù)雜度高、遺跡垂向滲透較深、地層生物擾動(dòng)程度強(qiáng)烈,指示復(fù)蘇的最高階段(第4階段)。當(dāng)時(shí)較低的分異度可能表明生態(tài)等級(jí)較高的遺跡類群的出現(xiàn),破壞了大量保存在淺層或?qū)用嫔系暮唵晤愋瓦z跡,反映了遺跡化石的埋藏學(xué)特性,而與環(huán)境壓力無關(guān)。(4)本論文對(duì)產(chǎn)自華南地區(qū)十條下-中三疊統(tǒng)地層剖面中的Rhizocorallium遺跡屬進(jìn)行了全面的生態(tài)分析。該遺跡屬以復(fù)雜的蟲管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為特征,通常被作為指示生物復(fù)蘇高級(jí)階段的最重要標(biāo)志性遺跡分子之一。Rhizocorallium在早、中三疊世全球的時(shí)空分布顯示,該屬在早三疊世格里斯巴赫至斯密斯亞期零星出現(xiàn),而在斯帕斯亞期大量繁盛,并在地理空間上迅速擴(kuò)展;至中三疊世安尼期該遺跡屬在全球范圍內(nèi)廣泛分布。Rhizocorallium的遺跡種豐富度的峰值和造跡行為復(fù)雜度的最高值出現(xiàn)在斯帕斯亞期和安尼期兩個(gè)時(shí)期。其潛穴直徑從格里斯巴赫亞期至斯帕斯亞期呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì),緊接著從斯帕斯亞期至安尼期則更進(jìn)一步明顯地增加。潛穴垂直滲入沉積物的深度在斯帕斯亞期以前最淺,而從斯帕斯亞期至安尼期則逐漸增加。其基底生物擾動(dòng)程度在斯帕斯亞期和安尼期較其它時(shí)期相對(duì)較高。Rhizocorallium的所有遺跡種在早、中三疊世時(shí)期共分布于七種生態(tài)環(huán)境中,其中分布最廣的是碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)瀉湖環(huán)境。斯帕斯亞期之前的Rhizocorallium蟲管直徑較小,垂直滲入地層的深度較淺,遺跡種類型單一,生態(tài)和環(huán)境分布局限,指示了生物復(fù)蘇的初級(jí)階段。盡管斯帕斯亞期的Rhizocorallium具有較高的遺跡種豐富度和造跡行為的復(fù)雜度,以及生活環(huán)境和地理空間的拓寬,但大多數(shù)蟲管的直徑仍然較小,因此只能指示生物復(fù)蘇的第2-3階段。相反,安尼期Rhizocorallium的上述各種遺跡生態(tài)指標(biāo)都明顯增大,指示了生態(tài)復(fù)蘇的最高階段�？傮w上,Rhizocorallium在早-中三疊世呈現(xiàn)出一個(gè)階梯式復(fù)蘇模式:在格里斯巴赫-晚斯密斯亞期零星、意外反彈,在斯帕斯亞期復(fù)蘇程度明顯提高,至安尼中晚期全面復(fù)蘇。
【學(xué)位單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P534.51;Q911.28;Q178.53
【部分圖文】：

化石個(gè)體較小，直徑通常小于 5 毫米，分異度很低，主要 Planolites，遺跡化石的垂向延伸深度很淺，代表最低的生跡化石分異度開始增加，遺跡類型可能增加到 5 個(gè)，最主遺跡如 Arenicolites 或者 Diplocraterion 開始出現(xiàn)，這些垂直化石生態(tài)等級(jí)顯著增加；第三階段的遺跡化石更進(jìn)一步多樣 10 個(gè)屬，甚至更多，更顯著的變化是遺跡化石復(fù)雜度的增復(fù)雜結(jié)構(gòu)的遺跡如回填（蹼狀）構(gòu)造的 Rhizocorallium 和三inoides 的出現(xiàn)，此外，遺跡化石直徑顯著增大，但大多數(shù)蟲第四階段遺跡化石特點(diǎn)是以復(fù)雜類型的 Rhizocorallium 和 Th直徑大于 20 mm，遺跡化石分異度高，通常是恢復(fù)到滅絕大于 10 個(gè)。應(yīng)用這些模式通過對(duì)遺跡化石的半定量分析，系提供有效的評(píng)估。后來，Pietsch and Bottjer（2014）增加指標(biāo)來輔助評(píng)價(jià)生物個(gè)體和生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)蘇過程和程度。雖該模式有許多地方需要完善，但它最大的優(yōu)點(diǎn)在于該模式的型推測(cè)出來的不同地區(qū)和環(huán)境中的復(fù)蘇階段彼此可以進(jìn)行對(duì)

第二章 研究剖面地質(zhì)背景介紹及遺跡化石的地層分布2.1 西北地區(qū)2.1.1 陜西省岐山縣后周公廟剖面中晚二疊世時(shí)期，隨著柴達(dá)木、塔里木和西伯利亞-蒙古等古板塊的拼合，中國華北板塊開始抬升，并暴露出地表(王鴻禎，1985； Zhai et al., 2000; Zheng et al.,2013; Liu et al., 2015)。因此，整個(gè)華北地區(qū)上二疊統(tǒng)至下三疊統(tǒng)的地層序列以河流湖泊相沉積為主要特征（Yu et al., 2005; Chu et al., 2015, 2017; Tu et al., 2016）。然而，由于華北板塊的南緣面臨古特提斯洋的北緣，在早三疊世最早期的海侵運(yùn)動(dòng)過程中，使得在華北板塊南緣局部地區(qū)形成海灣，如陜西渭河以北和南祁連等地區(qū)（殷鴻福和林和茂，1979；楊遵儀等，1979，1983；賴旭龍等，1995；劉淑文和和政軍，2000；Xu et al., 2017）（圖 2.1）。

14 馮學(xué)謙: 中國南方和西北地區(qū)早 中三疊世遺跡化石生態(tài)特征及其對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)蘇過程的響應(yīng)后周公廟剖面（34 35’2.1’’ N，107 35’50.2’’ E）位于陜西省岐山縣西方鄉(xiāng)以西2 Km（圖 2.2）。這里出露了晚二疊世至早三疊世海陸交互相的硅質(zhì)碎屑地層（殷鴻福和林和茂，1979；劉淑文，1982；程政武等，1983）。下三疊統(tǒng)的地層序列從下往上依次為孫家溝組的上部、劉家溝組、和尚溝組。除了二疊系-三疊系界線附近的海相夾層外，這些地層單元與整個(gè)華北板塊大部分地區(qū)同時(shí)期的地層是一致的（Chu et al., 2015, 2017; Tu et al., 2016）。孫家溝組下部由灰色，厚層砂巖與綠色，薄層粉砂巖互層；中部為淺紅色砂巖與綠色泥巖互層；上部由薄層灰?guī)r與粉砂巖、淡紫色泥巖互層。孫家溝組底部是一套灰色、厚層砂巖，出露較差。中部紅色砂巖層厚度約 80 米，實(shí)體化石和遺跡化石均較少見，但產(chǎn)出一些尺寸很小、簡單、水平分布的 Planolites 遺跡。上部的薄層粉砂巖和泥巖以及灰?guī)r和砂巖透鏡體產(chǎn)豐富的雙殼、葉肢介、遺跡化石組合。本文研究的遺跡化石組合即產(chǎn)自孫家溝組上部的粉砂巖、泥巖以及砂巖透鏡體中（圖 2.3）。

本文編號(hào)：2857585