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二叠纪-三叠纪之交的全球事件在生物化石和地层序列上均留下了深刻的地质记录。但由于沉积环境的不同,地质记录的表现形式也不一样。为了了解这一全球事件的性质和过程,前人在深水相和浅水台地相剖面中均做了大量的工作,在二叠纪末生物灭绝事件上取得了许多重要的认识。
但目前对二叠纪-三叠纪之交全球事件的起因和不同环境的表现形式尚缺乏足够的认识。王永标等(2011)研究认为二叠纪-三叠纪之交地质事件的起因时间可能比传统认为的时间还要早。为此,本文将二叠纪-三叠纪之交地质事件的研究追溯到整个晚二叠世长兴期,以求从更长时间尺度上来认识这一事件的过程和规律。此外,由于长期以来二叠纪-三叠纪之交地质事件的研究缺乏不同水深环境的综合对比和研究,因此本论文以湖北京山深水相剖面为重点,同时结合湖南慈利浅水相剖面,通过深水相剖面和浅水相剖面的对比,试图分析晚二叠世不同水深环境生物与环境过程的不同表现。
晚二叠世时,京山地区属于扬子台地北缘的深水相硅质岩、碎屑岩盆地。由于水深大,所以晚二叠世至早三叠世地层发育齐全,为研究这一时期地质历史演化创造了良好的条件。同时,与一般盆地相剖面不同,京山剖面除了发育深水相硅质岩外,尚存在浅海相碳酸盐沉积。与之相对应,京山剖面同时产有深水相化石群和浅水相化石群,这种不同生态类型的生物化石的并存为研究不同相区的生物与环境过程提供了良好的机会。
研究认为,京山剖面主体属于浅海陆棚下部沉积,局部为陆棚上部沉积。大隆组下部为陆棚下部深水相沉积,包括泥质岩沉积和硅质岩沉积。大隆组中上部为短时间的浅海陆棚上部碳酸盐沉积。大隆组的顶部又变为深水相硅质岩沉积。
与沉积相变化相对应,京山剖面晚二叠世生物化石群也出现有规律的演变。研究发现京山剖面晚二叠世生物化石群可分为五种类型,分别为菊石和腕足化石群、有孔虫和腹足化石群、放射虫和海绵骨针化石群、钙质海绵和浅水生物化石群、海绵骨针和放射虫化石群。从化石群的生态特征上分析,本区晚二叠世海平面曾经发生过几期变化,即从早期的上升,到中晚期的下降,再到最后期的上升。
钙质海绵化石群的出现是京山剖面的重要特征之一。钙质海绵是晚二叠世重要的造礁生物。京山剖面钙质海绵的出现一方面反映了海平面的变浅,另一方面也为晚二叠世生物礁的灭绝和造礁海绵的演化提供了重要的信息。
总之,晚二叠世时,京山剖面总体为盆地相沉积。海平面变化经历了上升,下降,再上升的过程。化石群从混合型(游泳加底栖),到浮游型,到底栖型,最后又发展为了混合型(浮游加底栖)。京山剖面的沉积相和化石群研究为进一步了解晚二叠世的生物与环境过程提供了重要的地质学证据。