四川盆地东部晚二叠世海洋底栖动物群演化及其动力学机制研究

发布时间：2018-05-03 15:59

本文选题：底栖动物群 + 古环境　；参考：《西南石油大学》2016年博士论文

【摘要】：晚二叠世长兴期华南地区处于赤道附近,适宜的海洋理化环境条件促进了底栖动物群的繁盛,然而二叠纪末的全球生物集群灭绝事件导致了后者遭遇毁灭性打击,大于90%的海洋生物种及70%的陆地生物相继绝灭,使全球生态系结构发生了巨大转变。目前关于二叠纪末生物集群灭绝的过程和型式还存在较多争议,特别是已有大量证据表明,生物大灭绝之前海洋水化学条件已经开始发生变化。但是由于众多学者在探索事件过程中的生物群应对环境变迁的情况各有不同,且由于不同沉积环境中的生物危机过程可能存在一定的差异,使得生物危机事件中的海洋环境变化过程仍然没有得到充分的认识。晚二叠世生物危机事件中,不同水深的海洋底栖动物群如何应对环境压力?海洋中不同沉积背景下生态环境的演化过程是否一致?海洋中不同沉积环境的海洋生态环境的演化及与生物危机事件存在何种关联?基于以上诸多问题,本论文以四川盆地东部长兴组露头剖面为重点研究对象,结合华南地区其他典型剖面,采用历史资料分析、野外露头观测、室内试验分析相结合的系统研究方法,在精细地层对比的前提下,重点研究不同沉积相区内底栖动物群演化过程,并以晚二叠世长兴期古海洋理化条件-生物过程相互作用和耦合研究为核心,分析典型底栖动物群演化的动力学过程,揭示长兴期海洋底栖生物群演化和二叠纪末生物危机事件的关联。论文重点选取四川盆地东部连续完整的浅水相区和深水相区露头剖面,通过露头剖面岩石类型、组构及岩性序列等基本特征分析,提出区内长兴组主要发育六种沉积相类型和十九种微相类型。其中浅水相区(巫溪湾滩河剖面)台地边缘礁相共识别出三种微相类型,包括海绵骨架礁灰岩,微生物参与的海绵骨架礁灰岩及微生物岩,后者主要由底栖微生物作用形成的块状-斑状凝块石或自生泥晶与生屑颗粒包裹构成格架,并向上构筑成为具明显地貌隆起的微生物丘,其中见蜒、腕足等生物,与大灭绝之后开阔台地广泛分布的具“指状”、“树枝状”以及“穹窿状”构造的微生物岩区别明显。深水相区(巫溪红池坝剖面)以深水陆棚相-盆地相为主,遗迹化石丰富。根据浅水相区生物礁的造礁生物类型,将区内长兴期生物礁系统划分为由后生造架生物支撑形成的骨架礁；由底栖微生物作用成因形成,具基质支撑格架的微生物丘；以及过渡类型-礁丘三种类型。基于生物地层格架建立,以及对巫溪湾滩河生物礁剖面精细解剖,揭示长兴中期主要以骨架礁-礁丘组合(Clarkina changxingensis带)为主；长兴晚期则分别发育礁丘-微生物丘组合(Clarkina yini带下部)以及微生物丘-微生物岩组合(Clarkina yini带上部)。海绵等骨架礁生态系主要消亡于Clarkina yini带内部,大致位于Hindeodus praeparvus带底部,在此期间,底栖微生物生态系逐渐繁盛并占据骨架礁生态位,渐进式完成对骨架礁生态系的演替,并在一定程度上促进了台地边缘正向地貌的发育。Hindeodus praeparvus带上部,底栖微生物生态系最终消亡,同时,浅水相区有孔虫动物群含量也在频繁波动变化中迅速衰减,直至生物集群灭绝。浅水底栖动物群与海洋生态环境协同演化表明,长兴晚期浅水相区海洋生态环境已经呈现不稳定的特征。区内大隆组为长兴中-晚期典型深水沉积,底部位于Clarkina changxingensis带。根据巫溪红池坝剖面遗迹化石的形态特征、分布以及生物扰动强度,结合沉积学分析,将大隆组遗迹化石划分为六类遗迹组构。垂向上遗迹组构的演化表明,Clarkina changxingensis带上部的Chondrites type-B遗迹组构为浅阶层复杂梯序类型,表明该时期深水相区已经出现缺氧的征兆,虽然Clarkina yini带内多样性的造迹生物曾经重新繁盛甚至进化,指示长兴晚期海洋生态环境可能经历暂时的好转,然而由于这些遗迹组构均表现为较短的殖居窗特征,随着Clarkina yini带上部遗迹化石的整体消失,这种不稳定的生态环境迅速恶化,直至生物集群灭绝。在二叠系-三叠系之交,全球范围均发生了碳同位素规模性负偏现象,表明地球表层系统碳循环确实发生过重大变化。长兴中-晚期海洋碳通量的变化与海洋生态环境演化存在紧密关联,长兴中期开始,受碳循环的驱动,海洋生态环境已经表现为多期次的不稳定状态,其不断扩大导致生物危机呈现多阶段性的特征,同时底栖生物群也表现出明显的协同特征。第一阶段(Clarkina changxingensis带上部),在深水陆棚相区Chondrites type-B遗迹组构与δ13Ccarb阶段性震荡负偏变化(-0.5‰-0.7‰),相关性良好,反映了深水相区底质水体阶段性缺氧已经开始。第二阶段(Clarkina yini带下部)在浅水相区,底栖微生物生态系渐进式取替骨架礁生态系并成为主要的造礁生物群,δ13Ccarb也开始呈现震荡变化的特征。第三阶段(Clarkina yini带上部)浅水相区底栖微生物生态系最终消亡,该时期δ13Ccarb平均变化率由5.89%-12.33%,δ13Ccarb呈现出规模性震荡变化和阶段性负偏变化特征；同时,该阶段深水相区造迹生物基本消失,δ13Ccarb负偏明显。第四阶段(Hindeodus praeparvus带上部-主灭绝幕)在浅水相区仅残存广适性生物,有孔虫动物群急剧衰减,δCcarb呈现明显的震荡负偏变化,其中台地边缘相区δCcarb平均变化率达34.4%,平均降幅1.51%0；深水陆棚相区泥晶灰岩中富含指示还原环境的黄铁矿。以上均表明随着生物大灭绝主幕事件的迫近,海洋深水与浅水相区不断升高的环境压力和加速的生物危机过程。基于以上研究,论文最后将区内不同沉积相区底栖动物群发育演化与生态环境耦合研究。推测区内长兴中-晚期受大气-海洋碳循环驱动,先后经历了海洋缺氧、海洋高温以及海洋酸化等事件。以上事件均为二氧化碳等温室气体产生系列的正反馈作用形成,并相继导致深水及浅水相区底栖动物群的崩溃和消亡。区内长兴中-晚期海洋底栖动物群演化的动力学过程可能受火山活动的驱动作用约束,晚二叠世底栖动物群演化记录充分体现出在重大地质转折期将至时,生物与环境的协同关系。
[Abstract]:This paper focuses on the evolution of marine environment in the eastern part of Sichuan Basin .
is formed by the action of the benthos microorganism , and the microorganism hillock with the substrate supporting grid is formed ;
Based on the establishment of biostratigraphic framework , and the fine anatomy of the reef profile in the Shaxi Bay , this paper reveals that the middle part of Changxing is mainly as a skeleton reef - reef - reef combination ( Clarkechangxingensis belt ) .
At the later stage of Changxing , the reef - microbial hill combination ( lower part ) and microbial dome - microbial composition were developed respectively ( Clarkeyini belt part ) . In this paper , the evolution of marine ecological environment in the late stage of Changxing Formation indicates that there is a great change in the marine ecological environment in the late stage of Changxing . 未 13C NMR shows large - scale oscillation change and phase negative bias change characteristics .
At the same time , the phase area of the deep water facies of this stage basically disappears , 未13Ctrip is obviously negative . In the fourth stage ( Hindeodus praeparvus belt - main extinction curtain ) , only the wide - adaptive organism remains in the shallow water phase region , and the forbifera animal group has a sharp attenuation , and 未Ctrip presents a significant negative bias change , in which the average rate of change of 未Cups in the edge phase region of the platform reaches 33.4 % , and the average decrease is 1 . 51 % 0 ;
In this paper , the evolution of benthic fauna and the process of bio - crisis in deep water and shallow water facies have been studied . Based on the above research , the paper concludes that the evolution of benthic fauna in Changxing middle - late stage is limited by the driving action of volcanic activity , and the evolution records of late Permian benthic fauna are fully reflected in the synergistic relationship between biological and environment during the major geological transition period .

【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q915

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