二叠纪三叠纪之交的生物绝灭是显生宙以来最大的一次绝灭事件,在中国南方海相无脊椎动物的7个门中,绝灭的种数高达90%一100%。近年来,有关这一时期生物绝灭事件及环境演变的研究很多,但主要集中在二叠纪三叠纪之交的地层中。事实上,在这一大绝灭事件之前,曾广泛分布于华南地区的二叠纪生物礁生态系却早就消失了。然而,有关晚二叠世礁生态系的消失与二叠纪末的生物绝灭事件的关系却很少得到重视和研究。生物礁是地球上最为丰富多样的生态系统之一,其群落中的生物门类之多、属种数目之多及其生物量之多,堪与现代的热带雨林媲美。生物礁是对环境生态变化高度敏感的生态系统,同时生物礁内绝大多数的生物化石均为原地保存,能够很好地体现生物与生物之间及生物与环境之间的各种关系,因此生物礁是开展古生态研究的理想对象。晚二叠世长兴期生物礁广泛分布于四川盆地、长江中下游及滇黔桂地区,前人对礁相地层序列和造礁生物已作过详细研究。但这些生物礁主要集中在浅水碳酸盐台地上,有关这些浅水台地生物礁与深水陆棚生态系的关系却没有报道。本研究基于在湖北京山长兴期深水陆棚环境海绵生物层的发现,在湘鄂地区选取从近岸珊瑚礁,到台缘海绵礁,再到深水陆棚海绵生物层的一系列不同水深的长兴期地层剖面,开展晚二叠世长兴期生物礁演化的对比研究,以便弄清长兴期生物礁的演化规律和关键造礁生物的生态迁移。近岸珊瑚礁发育于湖南慈利高垭剖面长兴期早期,其中的造礁生物只有复体珊瑚——卫根珊瑚。通过岩相古地理和沉积微相的综合分析,认为湖南高垭地区珊瑚礁所代表的为浅水碳酸盐台地近岸建造。高垭剖面珊瑚礁首先在长兴早期的棘屑滩基础上开始生长,礁厚度4-6米左右。随着东部台地边缘海绵礁的上隆和半局限泻湖的形成,珊瑚礁很快消失。之后,在珊瑚礁的基础上向上依次出现礁侧翼相棘屑白云质灰岩,泻湖相暗色藻和有孔虫灰岩,浅灰色开阔台地相生物碎屑灰岩沉积。剖面最底部棘屑滩相的存在,推测这个时期在高垭以西或以北可能已经出现珊瑚礁,而后珊瑚礁在平面上向四周扩散形成具有一定规模的珊瑚礁礁核相。礁核相向礁侧翼相的演变实际上在礁核相的顶部已经开始,主要表现为礁核顶部的复体珊瑚多呈孤立状分布,而底部则则为紧密排列的珊瑚骨架岩。从礁侧翼相到礁后泻湖相,水动力进一步减弱,形成礁后相对静水环境。泻湖内生物种类单调,生物组合以裸海松藻和有孔虫为主要特征,另外可见一些腹足类化石。由泻湖相再到开阔台地相生物碎屑灰岩,水深变浅,水体也由宁静而变得动荡。开阔台地相生物碎屑灰岩的顶部被微生物岩所覆盖,微生物岩的出现标志着二叠纪末生物大绝灭的开始。台地边缘礁发育于湖南慈利大罗坑剖面长兴期的早中期。海绵礁中造礁生物主要有串管海绵、纤维海绵、水螅、苔藓虫等,顶部出现卫根珊瑚生物层,生物礁厚度在70米左右。大罗坑剖面长兴期海绵礁是在吴家坪期海百合茎碎屑灰岩的基础上开始建造起来的,但海绵礁的顶部出现一珊瑚层。珊瑚层的结束代表了本剖面生物礁生态系的消失,之后出现礁侧翼相棘屑白云质灰岩。再向上过渡为礁后泻湖相的暗色藻和有孔虫灰岩,最上部为浅滩相灰白色生物碎屑灰岩。与高垭剖面类类似,开阔台地相生物碎屑灰岩的顶部被灰白色块状微生物岩所覆盖,微生物岩的出现标志着二叠纪末生物大绝灭的开始。上述的慈利高垭剖面和大罗坑剖面均位于扬子台地的北缘,而京山剖面则位于台地北侧的硅质岩盆地上。在长兴期主要为一套硅质岩夹灰岩的大隆组沉积,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。大隆组中上部夹碳酸盐沉积,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、钙质海绵生物层、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,即从早期上升,到中晚期下降,再到最后期上升。京山剖面晚二叠世中晚期钙质海绵的发现是本研究的重要突破之一。这些海绵大多互相粘连形成明显的生物骨架,但这些骨架岩并没有形成地貌上的明显隆起,因此将其称为生物层。海绵生物层厚约0.45m,造架生物非常单一,只有钙质海绵中的纤维海绵一个属Peronidella。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本区海平面的相对变浅,另一方面也为研究不同水深环境生物礁或生物层的消失和造礁海绵的生态迁移和生态适应提供了重要的信息。通过以上不同水深环境造礁生物和礁相地层序列的研究,本论文取得以下主要认识：1、研究发现,在晚二叠世长兴期,不同古地理背景下的生物礁和生物层的演化序列是不一样的。在浅水台地环境,造礁生物出现最早,并在长兴早期即形成岸礁或台边缘礁,而深水陆棚环境只在长兴期中晚期才出现海绵生物层。2、尽管不同环境中礁相地层演化存在差别,但不同水深环境生物礁或生物层生态系的消失均明显早于二叠纪末的生物大绝灭。3、研究认为高垭剖面长兴期早期近岸珊瑚礁的消失是由于东部大罗坑剖面台地边缘海绵礁的隆升造成的,海绵礁的隆升会在礁后形成半局限的泻湖,导致珊瑚礁生态环境的恶化而消失。4、研究认为大罗坑剖面礁顶珊瑚层的出现是由于台地边缘水体的变浅,相对浅水的环境更适合珊瑚的生长。同时也反映了造礁珊瑚随着海平面的变浅而发了生态迁移。5、京山深水陆棚环境海绵生物层的出现是由于长兴期中晚期本区海平面的下降所致,海平面的下降使得浅水台地已不再适合造礁生物的生长,而相对变浅了的深水陆棚却成了造礁海绵生态迁移的重要场所。6、研究发现,京山剖面生物层中只有纤维海绵参与造架,说明纤维海绵比串管海绵更能适应深水陆棚环境。7、通过生物礁上藻有孔虫灰岩中发现火山石英和生物层上覆沉积火山粘土层,分析礁生态系消失的原因和火山作用有关。