湖北恩施与克什米尔地区早三叠世牙形石生物地层研究

发布时间：2020-07-06 12:09

【摘要】：二叠-三叠纪(P-T)之交发生了显生宙以来最大的一次地球生物灭绝事件。大灾难之后,大约经历近1000万年才完成复苏,生态系统从底层至顶层逐步重建,产生了古生代型生态系结构向中生代型生态系结构转变。为了揭示大绝灭之后生物准确的复苏时间和速率,控制早三叠世地层的高分辨率时间尺度显得尤为重要。在P-T之交集群灭绝事件中,牙形石没有发生科级和属级的灭绝事件,使得其在二叠-三叠系地层界线的研究中发挥了关键性作用。高精度的牙形石生物地层研究及其化石带的建立能够给古生代-中生代大灭绝事件及其后生物的复苏过程提供精确的时间框架,为实现在不同的海洋沉积环境之间进行地层的划分和对比发挥重要作用。我国华南地区广泛分布出露完好的下三叠统海相碳酸盐岩剖面。这些剖面具有清晰的地质记录以及丰富的生物化石材料,因此华南地区成为进行详细的生物地层学和年代地层学研究的理想地区。然而,与下扬子和上扬子区相比,中扬子区的鄂西地区尚缺少系统的早三叠世牙形石生物地层研究。P-T之交鄂西建始、甘溪剖面古地理处于扬子碳酸盐岩台地北缘斜坡上,而瑞坪剖面则位于扬子碳酸盐岩台地上,这些剖面具有保存完整的连续海相沉积地层系列,是研究P-T界线至早三叠世牙形石生物地层以及沉积环境的理想剖面。克什米尔Guryul Ravine剖面在P-T之交位于冈瓦纳北缘,新特提斯洋的南侧,拥有与华南不同的古地理沉积环境,曾是二叠-三叠系界线GSSP候选剖面之一,被视为研究全球二叠-三叠系界线(PTB)最理想的剖面。上世纪七、八十年代该剖面的早三叠世牙形石生物地层已有较多报道。然而,由于受自然地理环境以及不稳定的政治环境因素的影响,近三十年该剖面的牙形石生物地层研究工作受阻甚至一度停止,而煤山GSSP剖面已成为PTB研究的经典剖面并取得了一系列重要的研究成果。为丰富下三叠统牙形石资料,提高鄂西地区与克什米尔地区早三叠世牙形石生物地层划分对比精度,并提供精确的时间格架。本论文选择鄂西地区建始、甘溪和瑞坪剖面以及位于冈瓦纳北缘的克什米尔Guryul Ravine剖面进行系统的早三叠世牙形石生物地层研究。在研究剖面建立了高精度牙形石生物地层序列,同时探讨研究剖面二叠-三叠系界线和印度阶-奥伦尼克阶界线的划分,进而与煤山剖面和全球印度阶-奥伦尼克阶GSSP候选剖面——安徽巢湖、印度Spiti剖面等进行广泛对比。研究区早三叠世牙形石生物地层研究成果主要如下:1.在鄂西地区建立了完善的高精度早三叠世牙形石生物地层序列。首次在研究剖面建立的关键牙形石带包括:1)Hindeodus parvus带,2)Isarcicella staeschei带,3)Hindeodus postparvus带,4)Hindeodus sosioensis带,5)Clarkina planata带,6)Neoclarkina aff.discreta带,7)Neospathodus dieneri带,和8)Novispathodus waageni带。其中,在建始剖面上二叠统长兴阶还建立了:Clarkina yini带,Clarkina meishanensis带,和Hindeodus changxingensis带;在瑞坪剖面P-T之交建立的4个牙形石带,填补了瑞坪剖面该时期牙形石生物地层研究的空白。同时,在建始和甘溪剖面下三叠统中识别出丰富的Neospathodus dieneri分子的三种形态模式,并根据其不同的地层延限,首次在该剖面建立的Neospathodus dieneri带中清晰地分离出Ns.dieneri Morphotype 1亚带,Ns.dieneri Morphotype 2亚带和Ns.dieneri Morphotype 3亚带,有效提高了地层划分对比精度。2.首次在鄂西建始剖面根据牙形石Hindeodus parvus分子的首现位置将该剖面二叠-三叠系界线精确标定在136-2层。同时,在甘溪剖面亦首次识别出P-T之交的代表性分子Hindeodus parvus和Isarcicella staeschei,对探讨甘溪剖面二叠-三叠系界线的划分具有重要意义。而在瑞平剖面P-T之交微生物岩中识别出的Hindeodus parvus和Isarcicella lobata分子对探讨微生物岩的时代亦具有重要意义。3.在建始剖面首次识别出丰富的牙形石Novispathodus waageni的亚种Novispathodus waageni eowaageni分子,并根据Nv.waageni eowaageni的首现位置将印度阶-奥伦尼克阶界线精确标定于225层+40 cm处。目前,在甘溪剖面尚未识别出Nv.waageni eowaageni,暂时根据Nv.waageni首现位置将印度阶-奥伦尼克阶界线划在甘溪剖面第64层,距离大冶组底152.34 m的位置。4.本研究在克什米尔Guryul Ravine剖面上二叠统顶部至下三叠统自下而上建立了7个牙形石带分别为:Hindeodus parvus带,Isarcicella staeschei带,Neoclarkina krystyni带,Neospathodus dieneri带和Novispathodus waageni带,Novispathodus pingdingshanensis带,Triassospathodus homeri带。根据牙形石Hindeodus parvus首现位置将二叠-三叠系划在E2段52层中部位置,距离E2底部80 cm处,是该剖面已报道的Hindeodus parvus首现的最低位置。同时在该剖面识别出了可作为斯密斯—斯帕斯阶界线划分标志的牙形石Novispathodus pingdingshanensis分子。5.本研究根据建始剖面获得的牙形石材料,分别探讨了Novispathodus waageni eowaageni以及Eurygnathodus costatus可能的个体发生及演化过程。建始剖面识别出的Nv.waageni eowaageni分子极大地丰富了已见报道的Nv.waageni eowaageni化石材料,为开展IOB牙形石的分异演化研究提供了重要的化石材料;是对巢湖剖面报道的Nv.waageni eowaageni的丰富和补充,同时也成为Nv.waageni eowaageni广泛分布的佐证。为国际印度阶-奥伦尼克阶界线研究提供新的化石支持材料的同时,也为巢湖剖面争取确定为全球印度阶-奥伦尼克阶界线GSSP剖面做出新的贡献。此外,根据在建始剖面IOB层位别出的丰富Eurygnathodus costatus分子,提出和描述了其可能经历的A、B、C、D 4个个体发生及演化阶段的特征,以及其可作为定义IOB辅助标志的重要地层意义,是印度阶-奥伦尼克阶界线研究以及该时期牙形石的分异演化研究的新成果。6.通过本研究,对鄂西和克什米尔地区早三叠世牙形石生物地层牙形石组合面貌获得了总体认识。研究剖面所建立的牙形石生物地层序列可与煤山全球二叠-三叠系层型剖面(GSSP)和下三叠统经典剖面——安徽巢湖剖面以及印度Spiti剖面等能进行全球广泛的对比,有效地提高研究区早三叠世地层划分对比精度。为研究该时期牙形石的分异、演化研究提供良好素材,在丰富华南以及克什米尔下三叠统牙形石化石资料的同时为P/T重大地质突变期生物与环境协同演化提供精确的时间格架。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q915
【图文】：

鄂西,剖面,利川市,恩施市

边及奇羊坝桥下游约500 m河岸边。甘溪剖面地处甘溪乡，距离恩施市约20km，位于恩施-宜恩的209国道1969里程碑的位置。瑞坪剖面位于利川市南约10 km的瑞坪村县道S248路边（图2-1）。Guryul Ravine剖面位于克什米尔Srinagar东15 km的Khunamuh村（图2-2）。图2-1 鄂西研究剖面交通位置图

克什米尔,剖面,华南,古地理图

图2-2 克什米尔Guryul Ravine剖面交通位置图（据Brosse et al., 2017修改）2.2 古地理概况P-T之交鄂西地区的研究剖面位于我国华南扬子区碳酸盐岩台地北部边缘(冯增昭等, 1997; Lyu et al., 2017;图2-3)。图2-3早三叠世华南古地理图（据冯增昭等, 1997; Lyu et al., 2017）

早三叠世,古地理图,华南,扬子区

2.2 古地理概况P-T之交鄂西地区的研究剖面位于我国华南扬子区碳酸盐岩台地北部边缘(冯增昭等, 1997; Lyu et al., 2017;图2-3)。图2-3早三叠世华南古地理图（据冯增昭等, 1997; Lyu et al., 2017）

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