本文關鍵詞：湘鄂地區(qū)晚二疊世長興期不同相區(qū)造礁生物的及礁生態(tài)系消失的原因研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國地質大學》 2014年

湘鄂地區(qū)晚二疊世長興期不同相區(qū)造礁生物的及礁生態(tài)系消失的原因研究

孟崢  

【摘要】：二疊紀三疊紀之交的生物絕滅是顯生宙以來最大的一次絕滅事件,在中國南方海相無脊椎動物的7個門中,絕滅的種數高達90%一100%。近年來,有關這一時期生物絕滅事件及環(huán)境演變的研究很多,但主要集中在二疊紀三疊紀之交的地層中。事實上,在這一大絕滅事件之前,曾廣泛分布于華南地區(qū)的二疊紀生物礁生態(tài)系卻早就消失了。然而,有關晚二疊世礁生態(tài)系的消失與二疊紀末的生物絕滅事件的關系卻很少得到重視和研究。 生物礁是地球上最為豐富多樣的生態(tài)系統(tǒng)之一,其群落中的生物門類之多、屬種數目之多及其生物量之多,堪與現(xiàn)代的熱帶雨林媲美。生物礁是對環(huán)境生態(tài)變化高度敏感的生態(tài)系統(tǒng),同時生物礁內絕大多數的生物化石均為原地保存,能夠很好地體現(xiàn)生物與生物之間及生物與環(huán)境之間的各種關系,因此生物礁是開展古生態(tài)研究的理想對象。 晚二疊世長興期生物礁廣泛分布于四川盆地、長江中下游及滇黔桂地區(qū),前人對礁相地層序列和造礁生物已作過詳細研究。但這些生物礁主要集中在淺水碳酸鹽臺地上,有關這些淺水臺地生物礁與深水陸棚生態(tài)系的關系卻沒有報道。本研究基于在湖北京山長興期深水陸棚環(huán)境海綿生物層的發(fā)現(xiàn),在湘鄂地區(qū)選取從近岸珊瑚礁,到臺緣海綿礁,再到深水陸棚海綿生物層的一系列不同水深的長興期地層剖面,開展晚二疊世長興期生物礁演化的對比研究,以便弄清長興期生物礁的演化規(guī)律和關鍵造礁生物的生態(tài)遷移。 近岸珊瑚礁發(fā)育于湖南慈利高埡剖面長興期早期,其中的造礁生物只有復體珊瑚——衛(wèi)根珊瑚。通過巖相古地理和沉積微相的綜合分析,認為湖南高埡地區(qū)珊瑚礁所代表的為淺水碳酸鹽臺地近岸建造。高埡剖面珊瑚礁首先在長興早期的棘屑灘基礎上開始生長,礁厚度4-6米左右。隨著東部臺地邊緣海綿礁的上隆和半局限瀉湖的形成,珊瑚礁很快消失。之后,在珊瑚礁的基礎上向上依次出現(xiàn)礁側翼相棘屑白云質灰?guī)r,瀉湖相暗色藻和有孔蟲灰?guī)r,淺灰色開闊臺地相生物碎屑灰?guī)r沉積。剖面最底部棘屑灘相的存在,推測這個時期在高埡以西或以北可能已經出現(xiàn)珊瑚礁,而后珊瑚礁在平面上向四周擴散形成具有一定規(guī)模的珊瑚礁礁核相。礁核相向礁側翼相的演變實際上在礁核相的頂部已經開始,主要表現(xiàn)為礁核頂部的復體珊瑚多呈孤立狀分布,而底部則則為緊密排列的珊瑚骨架巖。從礁側翼相到礁后瀉湖相,水動力進一步減弱,形成礁后相對靜水環(huán)境。瀉湖內生物種類單調,生物組合以裸海松藻和有孔蟲為主要特征,另外可見一些腹足類化石。由瀉湖相再到開闊臺地相生物碎屑灰?guī)r,水深變淺,水體也由寧靜而變得動蕩。開闊臺地相生物碎屑灰?guī)r的頂部被微生物巖所覆蓋,微生物巖的出現(xiàn)標志著二疊紀末生物大絕滅的開始。 臺地邊緣礁發(fā)育于湖南慈利大羅坑剖面長興期的早中期。海綿礁中造礁生物主要有串管海綿、纖維海綿、水螅、苔蘚蟲等,頂部出現(xiàn)衛(wèi)根珊瑚生物層,生物礁厚度在70米左右。大羅坑剖面長興期海綿礁是在吳家坪期海百合莖碎屑灰?guī)r的基礎上開始建造起來的,但海綿礁的頂部出現(xiàn)一珊瑚層。珊瑚層的結束代表了本剖面生物礁生態(tài)系的消失,之后出現(xiàn)礁側翼相棘屑白云質灰?guī)r。再向上過渡為礁后瀉湖相的暗色藻和有孔蟲灰?guī)r,最上部為淺灘相灰白色生物碎屑灰?guī)r。與高埡剖面類類似,開闊臺地相生物碎屑灰?guī)r的頂部被灰白色塊狀微生物巖所覆蓋,微生物巖的出現(xiàn)標志著二疊紀末生物大絕滅的開始。 上述的慈利高埡剖面和大羅坑剖面均位于揚子臺地的北緣,而京山剖面則位于臺地北側的硅質巖盆地上。在長興期主要為一套硅質巖夾灰?guī)r的大隆組沉積,主體屬于淺海陸棚下部沉積,局部為陸棚上部沉積。大隆組下部為陸棚下部深水相沉積,包括泥質巖沉積和硅質巖沉積。大隆組中上部夾碳酸鹽沉積,頂部又變?yōu)樯钏喙栀|巖沉積。與沉積相變化相對應,京山剖面晚二疊世生物化石群也出現(xiàn)有規(guī)律的演變。研究發(fā)現(xiàn)京山剖面晚二疊世生物化石群可分為五種類型,分別為菊石和腕足化石群、有孔蟲和腹足化石群、放射蟲和海綿骨針化石群、鈣質海綿生物層、海綿骨針和放射蟲化石群。從化石群的生態(tài)特征上分析,本區(qū)晚二疊世海平面曾經發(fā)生過幾期變化,即從早期上升,到中晚期下降,再到最后期上升。 京山剖面晚二疊世中晚期鈣質海綿的發(fā)現(xiàn)是本研究的重要突破之一。這些海綿大多互相粘連形成明顯的生物骨架,但這些骨架巖并沒有形成地貌上的明顯隆起,因此將其稱為生物層。海綿生物層厚約0.45m,造架生物非常單一,只有鈣質海綿中的纖維海綿一個屬Peronidella。鈣質海綿是晚二疊世重要的造礁生物,京山剖面鈣質海綿的出現(xiàn)一方面反映了本區(qū)海平面的相對變淺,另一方面也為研究不同水深環(huán)境生物礁或生物層的消失和造礁海綿的生態(tài)遷移和生態(tài)適應提供了重要的信息。 通過以上不同水深環(huán)境造礁生物和礁相地層序列的研究,本論文取得以下主要認識：1、研究發(fā)現(xiàn),在晚二疊世長興期,不同古地理背景下的生物礁和生物層的演化序列是不一樣的。在淺水臺地環(huán)境,造礁生物出現(xiàn)最早,并在長興早期即形成岸礁或臺邊緣礁,而深水陸棚環(huán)境只在長興期中晚期才出現(xiàn)海綿生物層。2、盡管不同環(huán)境中礁相地層演化存在差別,但不同水深環(huán)境生物礁或生物層生態(tài)系的消失均明顯早于二疊紀末的生物大絕滅。3、研究認為高埡剖面長興期早期近岸珊瑚礁的消失是由于東部大羅坑剖面臺地邊緣海綿礁的隆升造成的,海綿礁的隆升會在礁后形成半局限的瀉湖,導致珊瑚礁生態(tài)環(huán)境的惡化而消失。4、研究認為大羅坑剖面礁頂珊瑚層的出現(xiàn)是由于臺地邊緣水體的變淺,相對淺水的環(huán)境更適合珊瑚的生長。同時也反映了造礁珊瑚隨著海平面的變淺而發(fā)了生態(tài)遷移。5、京山深水陸棚環(huán)境海綿生物層的出現(xiàn)是由于長興期中晚期本區(qū)海平面的下降所致,海平面的下降使得淺水臺地已不再適合造礁生物的生長,而相對變淺了的深水陸棚卻成了造礁海綿生態(tài)遷移的重要場所。6、研究發(fā)現(xiàn),京山剖面生物層中只有纖維海綿參與造架,說明纖維海綿比串管海綿更能適應深水陸棚環(huán)境。7、通過生物礁上藻有孔蟲灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)火山石英和生物層上覆沉積火山粘土層,分析礁生態(tài)系消失的原因和火山作用有關。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：中國地質大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：Q915;P534.46
【目錄】：

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本文編號：73861