廣西田東剖面二疊紀-三疊紀之交的生物絕滅及生態(tài)演化.docx

1、華南地質(zhì)與礦產(chǎn)GeologyandMineralResourcesofSouthChina文章縮號：1007-3701(2007)04-0050-06廣西田東剖面二疊紀-三疊紀之交的生物絕滅及生態(tài)演化李軍二楊浩二祁士華2（1.中國地質(zhì)大學（武設）研完生院，武漢430074；2.中國地質(zhì)大學（武漢）環(huán)境孕院，武涅430074）摘要:本文以廣西田東地區(qū)淺海相二疊系-三疊系剖面為研究對象，對二置紀-三無紀之交的生物絕滅與淺海生態(tài)環(huán)境演化進行了深入的探討。鏡下化石鑒定與統(tǒng)計結(jié)果表明在P/T界線附近生物物種兩次急劇減少，一次為生物大絕滅所致，另一次為生物遷徙所致。另外，本剖面上所研究的物種的數(shù)最變化是突

2、變的，而不是漸變的。在殘存期內(nèi)，腹足類生物較有孔蟲生物表現(xiàn)出較強的自我恢復和適應環(huán)境的能力。挨個剖面沉積為一個海浸的過程，其二疊系-三疊系界線之交生態(tài)環(huán)境發(fā)生了很大的變遷。關(guān)鍵詞:二疊系-三登系;生物絕滅;古生態(tài);微生物巖中圖分類號:P534.46.P534.51文獻標識碼:A二疊系-三疊系界線上的生物絕滅事件是顯生宙以來一次大規(guī)模事件，其物種絕滅程度可達95%發(fā)上（殷鴻福等，1984）”】。前人對這一事件做了大量的研究，先后有楊遵儀、李子舜、殷鴻?？?amp;、童金南、曹長群、黃思靜、夏文臣等對華南地區(qū)二疊紀-三疊紀之交的生物絕滅與生態(tài)環(huán)境演變作了詳細的研究，這些研究主要集中在深水相地層剖面

3、上，而對淺海相及淺海上部碳酸鹽臺地上的生物絕滅事件研究相對較少。近年來,DanieU.Lehrmann及StephenKershaw"°等對華南地區(qū)這一時期的微生物巖作了報道研究，引起了廣泛的注意。2006年夏，作者在廣西作登、太平等地進行了一系列的野外調(diào)查工作，采集了大量生物化石與巖石樣品，最終以田東作登地區(qū)淺海相地層剖面為研究對象，通過鏡下化石鑒定和統(tǒng)計的方法，對二疊紀-三疊紀之交生物絕滅情況及生態(tài)演化規(guī)律進行探討。收稿日期：2007-06-16基金項目.教育部地質(zhì)學理科基地班基金和國家自然科學基金（批準號：40572002）聯(lián)合資助.作者簡介:李軍（1980），男，碩

4、士研究生，從事地層古生物以及環(huán)境科學方向研究.1區(qū)域地質(zhì)概況研究區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)西部，百色盆地東部。行政區(qū)劃包括田東縣，以及鄰近的幾個縣市。地理座標東經(jīng)107。108。,北緯23。24。國際分幅為F-48-VI（田東幅）（圖1）。研究區(qū)幾乎全被沉積巖所覆蓋，僅有零星的火成巖出露。區(qū)內(nèi)主要出露地層為二疊系、三疊系，早古生代及更早地層未曾出露。出露的地層巖性簡單，主要為碳酸鹽巖,巖相較穩(wěn)定。主要地層包括：泥盆系、石炭系、二疊系和三疊系（，1o研究區(qū)屬都陽山脈的一部分，主要山川自NW向SE延伸，總的地勢為北低南高。丘陵地形為主,巖溶地形其次。2地層剖面剖面位于廣西田東縣作登鄉(xiāng)西南45km處,剖面

5、延伸約150mo該剖面露頭較好，除中間少數(shù)被第四紀沉積物覆蓋。實測地層主要為上二疊統(tǒng)合山組（Pjh）和下三疊統(tǒng)羅樓組（TJ）（如圖2）。合山組（Pjh）巖性大致為灰色或灰黑色厚層狀灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r為主，局部夾含硅質(zhì)團塊，富含生物化石，據(jù)鏡下鑒定，該段含大量的蜓、有孔蟲化石，化石有二疊篩串蟲（CribrogenerinapermicaLange）、梅田節(jié)房蟲（Nodosariamirabiliscaucasi-ca）、亞方形涅恰杰夫節(jié)房蟲（Nodosarianetchajewisubquadiata）、蓮塘達馬爾蟲（Dagmaritaliantanen-sis）、掌狀葉形蟲（Frondicul

6、ariapalmateWang）、小柯蘭妮蟲Colaniellaparva（Colani）等。伴有海百合、腕足、雙殼、棘皮動物等。羅樓組（7W）巖性以深海相泥質(zhì)頁巖為主夾少最粉砂巖，局部夾硅質(zhì)巖，硅質(zhì)頁巖，野外可見少量菊石化石。鏡下可見化石很少，僅有少量頭足類化石。圖1研究區(qū)交通位置圖Fig.1Transportationandlocationsoftheresearcharea國際二疊系-三疊系界線的劃分主要依據(jù)牙形石化石，以Hindeodusparvus的首次出現(xiàn)作為三疊紀的開始（Vinetal.,1986皿；賴旭龍和張克信,1999；Yinetal.,1986t，4）o從浙江煤山剖面看.

7、Hindeodusparvus出現(xiàn)在27層中上段，而絕滅界線則低于生物地層界線，位于25層底。根據(jù)楊守仁的研究資料，作登剖面的牙形石Hindeodusparvus出現(xiàn)于生物絕滅界線之上，位于灰黑色塊狀微生物巖中。經(jīng)與煤山剖面對比，本剖面的二疊系-三疊系界線應該位于微生物巖中。3生物化石統(tǒng)計結(jié)果與現(xiàn)象野外樣品采集主要集中在二疊-三疊界線附近上下各約10m內(nèi)，以35cm的距離密集采集標本。通過鏡下觀察，認真進行化石鑒定，并詳細統(tǒng)計生物化石含量豐度、物種分異度以及每個薄片中有孔蟲與腹足類生物的個數(shù)，其中以統(tǒng)計有孔蟲屬的物種數(shù)最來代表物種分異度。分別如圖3A、B、C、D曲線。二疊-三疊之交生物絕滅是相

8、當嚴重，目前絕大多數(shù)研究者認為絕滅關(guān)系是突變。從鏡下化石鑒定與統(tǒng)計結(jié)果判斷，該剖面上生物絕滅情況是十分顯著的，并且絕滅也是突變的，與前人研究結(jié)果相吻合。從圖3A、B曲線得出，生物總含量與有孔蟲的物種數(shù)最有兩次減少的過程，第一次減少發(fā)生在微生物灰?guī)r（巖層2）的出現(xiàn)，之后隨看微生物巖（巖層3）的結(jié)束和泥巖（巖層4）的出現(xiàn)發(fā)生第二次減少。以第一次生物減少為界，從圖3C、D曲線中我們不難發(fā)現(xiàn)有孔蟲生物與腹足類生物數(shù)量前后呈現(xiàn)出完全不同的情況，界線之前有孔蟲生物數(shù)最多而繁盛，而腹足類生物數(shù)最較少而蕭條;而之后一段時間范圍內(nèi)，兩種生物都處于十分衰弱階段，其數(shù)量少得相當。此后，腹足類生物個數(shù)發(fā)生反彈，急劇增

9、加，而有孔蟲類的個數(shù)卻增加得相當?shù)木徛?。，未見生，并夾有短柱狀整層石.灰黑色泥質(zhì)條帶灰?guī)rHlndeodcsParvu為主，其中含有F”的微生物巖團塊.8黑色塊狀微生物巖，-t構(gòu)造-極為發(fā)育.飴大界檢-灰黑色塊狀生物碎屑灰，巖含大量的生物碎用2HindeodusParvus圖2作登剖面與煤山剖面的對比(作登剖面的牙形石化石據(jù)楊守仁2ComparisonofthestratigraphiccolumninZuodcngwithMeishanstandardsection(HindeoduspravusaccordingtoYANGShouren,1986,1999)綜合A、B、C、D四條曲線,可以

10、得出二疊-三疊之交該剖面生物經(jīng)歷了從繁盛、絕滅、殘存、復蘇和物種再次減少的過程。4討論4.1沉積與生態(tài)環(huán)境演變受聯(lián)合古大陸逐步聚合,華南地區(qū)受其特有地理位置在二疊-三疊紀時期發(fā)生了廣泛海水進退事件。據(jù)Schopf（1974）統(tǒng)計,早二疊世全球淺海區(qū)約占43%,到晚二疊世僅占15%,而到三疊紀早期,全球淺海區(qū)又增加到34%。區(qū)所特有的海水進退規(guī)程。按巖性剖面大致可分為三段，下段為一套正常淺海相厚層狀生物碎屑灰?guī)r（巖層1）,富含生物化石;中段為鈣質(zhì)微生物灰?guī)r（巖層2、3），含“花斑狀構(gòu)造”微生物巖團塊;上段為早三疊世薄層狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和微晶灰?guī)r（巖層4-7）,不含或含少量生物化石。（圖4

11、）下段主要為正常淺海沉積。據(jù)室內(nèi)處理及鏡下觀察，含有大量生物化石，少量藻類，局部發(fā)現(xiàn)有巍狀灰?guī)r，推斷當時海水環(huán)境十分有利于生物生長。且海水較淺，在浪擊面和光照面之上。中段含有少髭較少生物和大量藻類。由于大量藻類和微生物的存在，甚至可見少量登層石，表明環(huán)境十分剖面位于華南桂西南部.同樣也經(jīng)受了華南地適合于藻類生長。海平面較下段有所下降,海水變淺，此時的沉積環(huán)境可能為濱淺海、朝間帶,甚至可能是潮坪沉積環(huán)境。上段很少見生物化石或藻類。在野外可見浮游性的菊石化石，而未見底棲類的生物化石，表明海水深度有些加大，已不適合底棲類生物生存，推測海水比前兩段都深。巖層從厚到薄,沉積碎屑物從粗變細，反應沉積速度由

12、快到慢、水動能逐漸減弱的過程。此時為淺海相較深水沉積環(huán)境。0204060%0H）0A所有生物在閣片中含里（）C版足類生物數(shù)瑩（個）發(fā)蘇B有孔蟲（含蜓）種歌（種）I）8孔蟲（含粉敬幻個）圖3顯微鏡下化石鑒定與統(tǒng)計圖Fig.3Thefossilidentificationandstatisticsundercross-microscope圖4剖面中巖性分段與生物絕滅界線Fig.4Thepartitionofthesectioninlitho-sectionandorganismextinctionboundary由此我們所測的剖面從下到上大致可判斷為一個海浸的過程,其間夾有微小的海退，可能規(guī)模不大

13、,且歷時較短。4.2生物的絕滅化石鑒定與統(tǒng)計結(jié)果表明，剖面上存在兩次生物物種急劇減少的過程。前者發(fā)生在一套穩(wěn)定的灰?guī)r沉積中，其沉積連續(xù)且前后沉積環(huán)境大致一致的前提下，生物數(shù)量與物種的大規(guī)模減少，同時結(jié)合牙形石產(chǎn)出層位（楊守仁,1999）喝，筆者判斷這次生物的減少層位就是二疊-三疊之交生物大絕滅界線。野外剖面上可見明顯的絕滅界線（圖4）。對于此次生物絕滅而言，生物的絕滅不是漸變的過程，而是突變的結(jié)果。絕滅前生物豐度（圖3A）與有孔蟲種屬分異度（圖3B）都比較高。而絕滅后，生物受到了嚴重的摧殘，經(jīng)歷相當一段鏡下沒有明顯可見生物化石時期。其后生物含量才慢慢有所恢復。后者與前者不同之處在于物種數(shù)最的減

14、少伴著沉積環(huán)境的變遷，巖性從微生物灰?guī)r到泥巖，沉積環(huán)境從濱淺海、朝間帶向較深水淺海過渡。遂海水變深，大部分生物不再適應這樣的生活環(huán)境而可能發(fā)生了遷徙，特別是底棲類生物。筆者推斷此次生物物種的減少不一定是一次真正意義上的絕滅，而可能只是環(huán)境變化使得生物發(fā)生了遷徙。由于這段時期處于生物大絕滅期之后，生態(tài)系統(tǒng)相當脆弱，故也不排除部分物種在遷徙的過程中絕滅的可能。4.3生物的殘存與復蘇從生態(tài)系轉(zhuǎn)變的角度，絕滅事件與后期的生物演化過程包含了三個階段:絕滅（催毀）、殘存（蕭條）、復蘇（重組）。生物絕滅后，便進入殘存期。殘存期內(nèi)幾乎很少有生物存在，鏡下沒有明顯可見生物化石。此后生物進入復蘇期，幸存的殘種在環(huán)

15、境容許的前提下，開始繁衍，自我恢復。在圖3C、D曲線可見:從3層中間生物的含量及種屬開始有所恢復,但程度十分的緩慢。這雖不是真正意義上的復蘇，但代表著生物復蘇的萌芽。此時生態(tài)環(huán)境仍十分的蕭條，生物也極其脆弱，再也經(jīng)不起環(huán)境的較大變遷或突變。圖3中第二次生物物種減少便發(fā)生在生態(tài)環(huán)境發(fā)生較大變遷的時候。從3層到4層之間，海平面大幅度上升。有些殘存種屬或剛剛開始復蘇的種屬都無法適應再度變化后的環(huán)境，只好尋求適合自己生存的生活空間（避難所），于是生物發(fā)生大規(guī)模的遷徙。據(jù)當時古地理資料所示，筆者推測生物最可能去的地方便是桂中地區(qū)大面積的碳酸巖臺地。殘存期內(nèi)生態(tài)環(huán)境是蕭條的，它以部分殘存類群的快速演化為特

16、征，其生態(tài)系結(jié)構(gòu)與絕滅期前后很不相同。然后生物將經(jīng)歷漫長的復蘇期。各門類生物的真正復蘇得經(jīng)歷幾百萬年或10Ma,有些類別甚至花更長的時間，不同物種有著不同的復蘇期。圖3C、D中絕滅界線前后腹足類生物和有孔蟲生物數(shù)量呈現(xiàn)出完相相反的情況，界線前有孔蟲生物數(shù)量多而繁盛，而界線后腹足類生物迅速繁盛。從該現(xiàn)象可以推斷腹足類生物比有孔蟲類生物復蘇相對快，復蘇期短。雖然由于野外所測剖面長度不夠，我們不可能觀察到兩種生物達到完全復蘇，只能觀察到生物殘存期的自我恢復的過程，但從絕滅后短時期來看，腹足類生物確有較強的自我恢復能力；同時腹足類生物相較有孔蟲生物有較強的環(huán)境適應能力。這樣腹足類更容易出現(xiàn)殘存種。在殘

17、存期內(nèi)，曾經(jīng)繁盛生物的絕滅讓出了大量生存空間，以致殘存種屬迅速的繁衍至繁盛。參考文獻楊遵儀，殷沔福,吳順寶，等.華南二疊一三疊系界線地層及動物群M.地質(zhì)專報，二、地層古生物，北京:地質(zhì)出版社,1987,第6號,147175.1 般沔福，徐桂榮，丁梅華.華南古、中生代之交海洋生物界的更替A.國際交流地質(zhì)學術(shù)論文集，I,北京：地質(zhì)出版社,1984,195-201.2 李子舜，詹立培，朱秀芳，等.古生代-中生代之交的生物絕滅和地質(zhì)事一四川廣元上寺二疊系-三疊系界線和事件的初步研究J.地質(zhì)學報，1986,第60卷，第1期,115.3 股沔福，黃思寢,張克信，等.華南二疊紀一三疊紀之交的火山活動及其對生

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